Оценка погрешностей измерений. Разработка локальной поверочной схемы организации

ВВЕДЕНИЕ

Измерения являются одним из важнейших путей развития научно-технического прогресса, познания природы и общества человеком. В практической деятельности мы постоянно имеем дело с измерениями, они имеют первостепенное значение во всех сферах производства и потребления, оценки качества товаров, внедрения новых технологий и управления ими.
Наука, изучающая измерения, называется метрологией. Метрология в ее современном понимании – наука об измерениях, методах, средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.
Точность измерений – степень приближения результатов измерения к действительному значению, не имеет строгого определения и используется для качественного сравнения измерительных операций. Для количественной оценки используется понятие «погрешность измерений».
Погрешность средства измерения – разность между показанием средства измерения и действительным значением измеряемой физической величины. Погрешность характеризует точность результатов измерений, проводимых данным средством.
Оценка погрешности измерений – одно из важных мероприятий по обеспечению единства измерений. Количество факторов, влияющих на точность измерения, достаточно велико, и любая классификация погрешностей измерения в известной мере условна, так как различные погрешности в зависимости от условий измерительного процесса проявляются в различных группах. По характеру проявления погрешности делятся на случайные, систематические, прогрессирующие и грубые (промахи).
Оценивание погрешностей производится с целью получения объективных данных о точности результата измерения. Погрешность измерения описывается определенной математической моделью, выбор которой обуславливается имеющимися сведениями об источниках погрешности, а также данными, полученными в ходе измерений.
ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТЕЙ ИЗМЕРЕНИЙПогрешность результата измерений – это отклонение результата измерения от действительного значения измеряемой величины.
Действительное значение величины вследствие наличия погрешностей остается неизвестным.
Любые измерения физических величин производятся с определенными погрешностями – ошибками. Необходимо не только правильно производить измерения, но и уметь корректно оценивать погрешности этих измерений.
Возникающие при измерениях погрешности можно разделить на три группы:
систематические (приборные) погрешности;
случайные погрешности;
грубые ошибки (промахи).
Систематические погрешности вызываются причинами, которые действуют одинаковым образом при повторении одних и тех же измерений. Величина этих погрешностей либо остается постоянной, либо меняется закономерным образом. В большинстве случаев эти погрешности можно значительно уменьшить введением поправок к показаниям приборов, применением более точных приборов или изменением метода измерений
Случайные погрешности вызываются различными причинами, действующими различным образом в каждом отдельном измерении. Эти причины заранее не известны и их действие заранее не может быть учтено. Случайные погрешности носят непредсказуемый характер. Полностью устранить эти ошибки невозможно, однако их можно значительно уменьшить увеличением числа измерений.
Грубые ошибки возникают из-за неправильного отсчета по прибору, неисправности прибора, неправильной записи результата измерений или невнимательности экспериментатора. Аккуратность при проведении эксперимента и использование исправной измерительной техники позволяют избежать грубых ошибок.
Все измерения можно разделить:
прямые (в этом случае требуемая физическая величина измеряется непосредственно с помощью прибора);
косвенные (в этом случае измеряется одна или несколько физических величин, а требуемая величина находится путем подстановки значений измеренных величин в определенное аналитическое соотношение).
Виды погрешностейИнструментальные и методические погрешности.
Методическая погрешность обусловлена несовершенством метода измерений или упрощениями, допущенными при измерениях. Возникает из-за использования приближенных формул при расчете результата или неправильной методики измерений. Выбор ошибочной методики возможен из-за несоответствия измеряемой физической величины и ее модели.
Причиной методической погрешности может быть не учитываемое взаимное влияние объекта измерений и измерительных приборов или недостаточная точность такого учета
Инструментальная погрешность обусловлена несовершенством применяемых средств измерений. Причинами ее возникновения являются неточности, допущенные при изготовлении и регулировке приборов, изменение параметров элементов конструкции и схемы вследствие старения. В высокочувствительных приборах могут сильно проявляться их внутренние шумы.
Статическая и динамическая погрешности.
Статическая погрешность измерений – погрешность результата измерений, свойственная условиям статического измерения, то есть при измерении постоянных величин после завершения переходных процессов в элементах приборов и преобразователей. Статическая погрешность средства измерений возникает при измерении с его помощью постоянной величины. Если в паспорте на средства измерений указывают предельные погрешности измерений, определенные в статических условиях, то они не могут характеризовать точность его работы в динамических условиях.
Динамическая погрешность измерений – погрешность результата измерений, свойственная условиям динамического измерения. Динамическая погрешность появляется при измерении переменных величин и обусловлена инерционными свойствами средств измерений.
Динамической погрешностью средства измерений является разность между погрешностью средства измерений в динамических условиях и его статической погрешностью, соответствующей значению величины в данный момент времени. При разработке или проектировании средства измерений следует учитывать, что увеличение погрешности измерений и запаздывание появления выходного сигнала связаны с изменением условий.
Статические и динамические погрешности относятся к погрешностям результата измерений. В большей части приборов статическая и динамическая погрешности оказываются связаны между собой, поскольку соотношение между этими видами погрешностей зависит от характеристик прибора и характерного времени изменения величины.
Систематическая и случайная погрешности.
Систематическая погрешность измерения - составляющая погрешности измерения, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же физической величины.
Систематические погрешности являются в общем случае функцией измеряемой величины, влияющих величин (температуры, влажности, напряжения питания) и времени. В функции измеряемой величины систематические погрешности входят при поверке и аттестации образцовых приборов.
Причинами возникновения систематических составляющих погрешности измерения являются:
отклонение параметров реального средства измерений от расчетных значений, предусмотренных схемой;
неуравновешенность некоторых деталей средства измерений относительно их оси вращения, приводящая к дополнительному повороту за счет зазоров, имеющихся в механизме;
упругая деформация деталей средства измерений, имеющих малую жесткость, приводящая к дополнительным перемещениям;
погрешность градуировки или небольшой сдвиг шкалы;
неточность подгонки шунта или добавочного сопротивления, неточность образцовой измерительной катушки сопротивления;
неравномерный износ направляющих устройств для базирования измеряемых деталей;
износ рабочих поверхностей, деталей средства измерений, с помощью которых осуществляется контакт звеньев механизма;
усталостные измерения упругих свойств деталей, а также их естественное старение;
неисправности средства измерений.
Случайной погрешностью называют составляющие погрешности измерений, изменяющиеся случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины.
Случайные погрешности определяются совместным действием ряда причин: внутренними шумами элементов электронных схем, наводками на входные цепи средств измерений, пульсацией постоянного питающего напряжения, дискретностью счета.
Абсолютная, относительная и приведенная погрешности.
Абсолютная погрешность - алгебраическая разность между номинальным и действительным значениями измеряемой величины. Абсолютная погрешность измеряется в тех же единицах измерения, что и сама величина, в расчетах её принято обозначать греческой буквой – ∆.
Относительная погрешность - отношение абсолютной погрешности к тому значению, которое принимается за истинное. Относительная погрешность является безразмерной величиной, либо измеряется в процентах, в расчетах обозначается буквой – δ.
Приведённая погрешность – погрешность, выраженная отношением абсолютной погрешности средства измерений к условно принятому значению величины, постоянному во всем диапазоне измерений или в части диапазона.
Аддитивные и мультипликативные погрешности.
Аддитивной погрешностью называется погрешность, постоянную в каждой точке шкалы.
Мультипликативной погрешностью называется погрешность, линейно возрастающую или убывающую с ростом измеряемой величины.
Расчёт основных погрешностей измеренийПри многократном измерении длины L получены значения в мм: 10,2; 10,0; 10,4; 9,7; 10,3; 9,9; 10,2. Укажите доверительные границы истинного значения длины с вероятностью Р = 0,98 (tp = 3,143).
Дано:
x1 = 10,2 мм
x2 = 10,0 мм
x3 = 10,4 мм
x4 = 9,7 мм
x5 = 10,3 мм
x6 = 9,9 мм
x7 = 10,2 мм Решение:
Находим среднее арифметическое значение измеряемой величины согласно формуле (1):

Рассчитываем отклонения измеренных значений от среднего арифметического согласно формуле (2):




Для оценки возможных отклонений определяем опытное среднее квадратическое отклонение согласно формуле (3):

Учитывая, что число измерений меньше десяти, проверяем измерения на наличие промахов по критерию Шовине для n = 6:



Среди результатов измерений нет промахов, поскольку ни одно из отклонений измеренных значений от среднего арифметического не удовлетворяет неравенство.
Определяем среднее квадратическое отклонение среднего арифметического согласно формуле (4):

Учитывая вероятность Р = 0,98 (tp = 3,143), доверительные границы истинного значения длины запишем в виде:


x - ?Ответ:
Доверительные границы истинного значения длины с вероятностью Р = 0,98 находятся в пределах от 9,7 до 10,4 мм.

После округления получены следующие результаты измерений:
A = (22,3±0,2) с; B = (25,3±0,4) мм; C = (232±6) г. Чему равны относительные погрешности в данных результатах? Какие физические величины представляют А, В, С?
Дано:
ΔA = 0,2 с
ΔB = 0,4 мм
ΔC = 6 г
xA = 22,3 с
xB = 25,3 мм
xC = 232 г Решение:
Находим относительные погрешности для каждого результата измерений по формуле:




δA - ?δB - ?δC - ?Ответ:
δA = ±0,9% ; δB = ±1,6%; δC = ±2,6%; A – представляет время;
B – представляет длину; C – представляет массу.
Результаты измерений диаметра диска соответствуют: 12,4; 12,6; 12,8; 12,7; 11,9; 11,8; 12,0 мм. Чему равна площадь диска? Ответ записать в стандартной форме с учетом правил оформления абсолютной и относительной погрешностей.
Дано:
D1 = 12,4 мм
D2 = 12,6 мм
D3 = 12,8 мм
D4 = 12,7 мм
D5 = 11,9 мм
D6 = 11,8 мм
D7 = 12,0 мм Решение:
Площадь диска для каждого результата находим по формуле:





Находим среднее арифметическое значение измеряемой величины:


Находим абсолютные значения погрешности отдельных измерений (модуль погрешности):





Для оценки возможных отклонений определяем опытное среднее квадратическое отклонение:


Определяем среднее квадратическое отклонение среднего арифметического:


Для оценки надежности полученного результата измерений находим коэффициент Стьюдента t(n, P) = 2,365 (по таблице) для n = 7 и P = 0,95, показывающий вероятность того, что полученная оценка результата измерений не превышает границы

Находим результат измерений:

x - ?Ответ:
Площадь диска x = (118±7) мм2 с вероятностью P = 0,95.
Произведено 10 измерений сопротивления резистора с результатами: 0,6; 0,7; 0,5; 0,8; 0,9; 0,7; 1,0; 0,6; 0,8; 0,7. Предполагая закон распределения полученных результатов нормальным, определить доверительный интервал истинного значения сопротивления резистора с доверительной вероятностью Р = 0,95.
Дано:
x1 = 0,6 Ом
x2 = 0,7 Ом
x3 = 0,5 Ом
x4 = 0,8 Ом
x5 = 0,9 Ом
x6 = 0,7 Ом
x7 = 1,0 Ом
x8 = 0,6 Ом
x9 = 0,8 Ом
x10 = 0,7 Ом Решение:
Находим среднее арифметическое значение измеряемой величины согласно формуле (1):

Рассчитываем отклонения измеренных значений от среднего арифметического согласно формуле (2):





Для оценки возможных отклонений определяем опытное среднее квадратическое отклонение согласно формуле (3):


Учитывая, что число измерений n = 10, проверяем измерения на наличие промахов по критерию Шовине:



Среди результатов измерений нет промахов, поскольку ни одно из отклонений измеренных значений от среднего арифметического не удовлетворяет неравенству.
Определяем среднее квадратическое отклонение среднего арифметического согласно формуле (4):

Коэффициент Стьюдента tp для значения Р = 0,95 при числе измерений n = 10: tp = 2,228. Доверительные границы истинного значения длины запишем в виде:


x - ?Ответ:
Доверительный интервал истинного значения сопротивления резистора с доверительной вероятностью Р = 0,95 находятся в пределах от 0,72 до 0,74 Ом.

При измерениях напряжения переменного электрического тока с помощью цифрового вольтметра получены результаты в виде вариационного ряда – последовательности измеренных значений величины, расположенных в порядке возрастания от наименьшего до наибольшего. Определить, является ли промахом значение напряжения 19,1 В, используя соответствующий критерий?
Дано:
x1 = 19,1 В
x2 = 21,2 В
x3 = 21,3 В
x4 = 21,5 В
x5 = 21,5 В
x6 = 21,3 В
x7 = 21,6 В
x8 = 21,6 В
x9 = 21,6 В
x10 = 21,7 В
x11 = 21,8 В
x12 = 21,8 В
x13 = 21,9 В
x14 = 21,9 В Решение:
Находим среднее арифметическое значение измеряемой величины согласно формуле (1):


Рассчитываем отклонения измеренных значений от среднего арифметического согласно формуле (2):







Определяем характеристику рассеяния измеренных значений относительно среднего арифметического согласно формуле (3):

Проведём оценку наличия промахов, используя критерий Романовского:

Полученное значение сравниваем с теоретическим βτ при выбранном уровне значимости. Принимаем P = 0,01, тогда при заданном числе измерений n = 14 теоретическое значение βτ =2,85.
Поскольку β > βτ, критерий свидетельствует о необходимости отбрасывания выбранного значения напряжения.
x1 - промах? Ответ:
Значение напряжения 19,1 В является промахом.
При измерениях вала Ø43h12(-0,45) получены следующие результаты: 42,72; 42,75; 42,76; 42,80; 42,81; 42,82; 42,82; 42,83; 42,85; 42,87; 42,88; 42,88; 42,90; 42,91; 42,92; 42,92; 42,93; 42,94; 42,96; 42,98; 42,99 мм. Определить, выходит ли 42,72 мм за пределы наименьшего предельного размера и является ли этот размер промахом.
Дано:
d = 42,72; 42,72; 42,75; 42,76; 42,80; 42,81; 42,82; 42,82; 42,83; 42,85; 42,87; 42,88; 42,88; 42,90; 42,91; 42,92; 42,92; 42,93; 42,94; 42,96; 42,98; 42,99 мм Решение:
d = 42,72 мм выходит за пределы наименьшего предельного размера, поскольку 43 ‒ 0,45 = 42,55 мм.
Учитывая, что количество результатов измерений больше двадцати, проводим оценку наличия промаха, используя критерий 3σ. Находим среднее арифметическое значение измеряемой величины без учёта x = 42,72 мм по формуле (1):

Определяем опытное среднее квадратическое отклонение согласно формуле (3):


Проводим оценку наличия промаха:



Условие критерия не выполняется, 0,15 < 0,17, поэтому результат x = 42,72 мм нельзя квалифицировать как промах и исключать из полученных результатов измерений.
d = 39,72 мм - промах? Ответ:
Результат измерения d = 42,72 мм выходит за пределы наименьшего предельного размера, но промахом не является.
Для прибора рассчитать значения абсолютных, относительных и приведённых основных погрешностей измерений. Результаты представить в виде таблиц и графиков.
Дано:
U = 0; 10; 20; 40; 50; 60; 80; 100 мВ
(0…100) мВ
|γU| ≤ 0,4% Решение:
Для записи результатов формируем таблицу 1.
Класс точности прибора задан числом без кружка, в этом случае нормируется основная приведённая погрешность:

Выражаем абсолютную погрешность:

За нормирующее значение xN принимаем размах шкалы:

Находим абсолютную погрешность:

Значение относительной погрешности рассчитываем по формуле:

При U = 0 мВ:

При U = 10 мВ:

Рассчитываем аналогично значение погрешности для остальных результатов измерений и заносим данные в таблицу 1, строим графики.
ΔU - ?δU - ?γU - ?Ответ:
Результаты приведены в таблице 1 и на рисунках 1-3.
Таблица 1 – Результаты расчёта значений погрешностей
Результаты
измерений U, мВ Значения рассчитанных погрешностей
ΔU, мВ δU, % γU, %
0 ±0,4 ±∞ ±0,4
10 ±0,4 ±4 ±0,4
20 ±0,4 ±2 ±0,4
40 ±0,4 ±1 ±0,4
50 ±0,4 ±0,8 ±0,4
60 ±0,4 ±0,666 ±0,4
80 ±0,4 ±0,5 ±0,4
100 ±0,4 ±0,4 ±0,4

Рисунок 1 – График зависимости абсолютной погрешности

Рисунок 2 – График зависимости относительной погрешности

Рисунок 3 – График зависимости приведённой погрешности
Для прибора рассчитать значения абсолютных, относительных и приведённых основных погрешностей измерений. Результаты представить в виде таблиц и графиков.
Дано:
T = 0;10; 20; 40; 50; 60; 80; 100 °C
(0…100) °C
|δT| ≤ 0,5% Решение:
Для записи результатов формируем таблицу 2.
Класс точности прибора задан числом в кружке, в этом случае нормируется основная относительная погрешность в соответствии с формулой (6):
Выражаем абсолютную погрешность из формулы (6):

При T = 0 °C:

При T = 10 °C:

Рассчитываем значение абсолютной погрешности для остальных результатов измерений и заносим данные в таблицу 2.
Значение приведённой погрешности рассчитываем по формуле (5), за нормирующее значение xN принимаем размах шкалы:

При T = 0 °C:

При T = 10 °C:

Рассчитываем значение погрешности результатов измерений и заносим данные в таблицу 2, строим графики.
δT - ?ΔT - ?γT - ?Ответ:
Результаты приведены в таблице 2 и на рисунках 4-6.
Таблица 2 – Результаты расчёта значений погрешностей
Результаты
измерений T, °C Значения рассчитанных погрешностей
ΔT, °C δT, % γT, %
0 0 ±0,5 0
10 ±0,05 ±0,5 ±0,05
20 ±0,1 ±0,5 ±0,1
40 ±0,2 ±0,5 ±0,2
50 ±0,25 ±0,5 ±0,25
60 ±0,3 ±0,5 ±0,3
80 ±0,4 ±0,5 ±0,4
100 ±0,5 ±0,5 ±0,5

Рисунок 4 – График зависимости абсолютной погрешности

Рисунок 5 – График зависимости относительной погрешности
Рисунок 6 – График зависимости приведённой погрешности
Для прибора рассчитать значения абсолютных, относительных и приведённых основных погрешностей измерений. Результаты представить в виде таблиц и графиков.
Дано:
U = 0; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0 В
(-5…+5) В
|δU| ≤ 4,0/2,0% Решение:
Для записи результатов формируем таблицу 3.
Класс точности вольтметра задан в виде двух чисел, разделённых косой чертой, в этом случае относительная погрешность, выраженная в процентах, во всех точках шкалы должна удовлетворять следующему соотношению:

В данном случае a = 4,0; b = 2,0; Uk = 5 В.
При U = 0 В:

При U = 0,5 В:

Значения относительной погрешности для остальных измеренных значений напряжения рассчитываем аналогично, результаты заносим в таблицу 3.
Выражаем абсолютную погрешность из формулы (6):

При U = 0 В получаем неопределённость:

Искомое значение ΔU определяем следующим образом. Так как класс точности прибора задан в виде двух чисел, то у данного прибора аддитивные и мультипликативные погрешности соизмеримы. При U = 0 В мультипликативная составляющая погрешность равна нулю, значит, общая погрешность в этой точке обусловлена только аддитивной составляющей. Аддитивную составляющую представляет второе из чисел, задающих класс точности, т.е. в данном случае число b = 2,0. Это означает, что аддитивная погрешность составляет 2,0 % от верхнего предела измерений прибора, т.е. от Uk = 5 В. Таким образом, при U = 0 В:

При U = 0,5 В получаем:

Рассчитываем значение абсолютной погрешности для остальных результатов измерений и заносим данные в таблицу 3.
Значение приведённой погрешности рассчитываем по формуле (5), за нормирующее значение UN принимаем размах шкалы:

При U = 0 В:

При U = 0,5 В:

Рассчитываем значение приведённой погрешности для остальных результатов измерений и заносим данные в таблицу, используя данные таблицы 3, строим графики.
δU - ?ΔU - ?γU - ?Ответ:
Результаты приведены в таблице 3 и на рисунках 7-9.
Таблица 3 – Результаты расчёта значений погрешностей
Результаты
измерений U, В Значения рассчитанных погрешностей
ΔU, ВδU, % γU, %
0 ±0,1 ±∞ ±1
0,5 ±0,05 ±10,0 ±0,5
1,0 ±0,075 ±7,5 ±0,75
1,5 ±0,099 ±6,666 ±0,99
2,0 ±0,125 ±6,25 ±1,25
3,0 ±0,174 ±5,833 ±1,74
4,0 ±0,225 ±5,625 ±2,25
5,0 ±0,275 ±5,5 ±2,75

Рисунок 7 – График зависимости абсолютной погрешности

Рисунок 8 – График зависимости относительной погрешности
Рисунок 9 – График зависимости приведённой погрешности

ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЗАКОН ОТ 26.06.2008 №102-ФЗ «ОБ ОБЕСПЕЧЕНИИ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ»Общие сведения из Федерального закона № 102-ФЗФедеральным законом от 26.08.2008 № 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений» регулируются отношения, возникающие при выполнении измерений, установлении и соблюдении требований к измерениям, единицам величин, эталонам единиц величин, стандартным образцам, средствам измерений, применении стандартных образцов, средств измерений, методик (методов) измерений, а также при осуществлении деятельности по обеспечению единства измерений, предусмотренной законодательством Российской Федерации об обеспечении единства измерений, в том числе при выполнении работ и оказании услуг по обеспечению единства измерений.
Целями Федерального закона №102-ФЗ являются:
установление правовых основ обеспечения единства измерений в Российской Федерации;
защита прав и законных интересов граждан, общества и государства от отрицательных последствий недостоверных результатов измерений;
обеспечение потребности граждан, общества и государства в получении объективных, достоверных и сопоставимых результатов измерений, используемых в целях защиты жизни и здоровья граждан, охраны окружающей среды, животного и растительного мира, обеспечения обороны и безопасности государства, в том числе экономической безопасности;
содействие развитию экономики Российской Федерации и научно-техническому прогрессу.
Основные положения Федерального закона № 102-ФЗ:
1) Сфера государственного регулирования обеспечения единства измерений распространяется на измерения, к которым установлены обязательные метрологические требования и которые выполняются при:
осуществлении деятельности в области здравоохранения;
осуществлении ветеринарной деятельности;
осуществлении деятельности в области охраны окружающей среды;
осуществлении деятельности в области гражданской обороны, защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, обеспечения пожарной безопасности, безопасности людей на водных объектах;
выполнении работ по обеспечению безопасных условий и охраны труда;
осуществлении производственного контроля за соблюдением установленных законодательством Российской Федерации требований промышленной безопасности к эксплуатации опасного производственного объекта;
осуществлении торговли, выполнении работ по расфасовке товаров;
выполнении государственных учетных операций и учете количества энергетических ресурсов;
оказании услуг почтовой связи, учете объема оказанных услуг электросвязи операторами связи и обеспечении целостности и устойчивости функционирования сети связи общего пользования;
осуществлении деятельности в области обороны и безопасности государства;
осуществлении геодезической и картографической деятельности;
осуществлении деятельности в области гидрометеорологии, мониторинга состояния и загрязнения окружающей среды;
проведении банковских, налоговых, таможенных операций и таможенного контроля;
выполнении работ по оценке соответствия продукции и иных объектов обязательным требованиям в соответствии с законодательством Российской Федерации о техническом регулировании;
проведении официальных спортивных соревнований, обеспечении подготовки спортсменов высокого класса;
выполнении поручений суда, органов прокуратуры, государственных органов исполнительной власти;
осуществлении мероприятий государственного контроля (надзора);
осуществлении деятельности в области использования атомной энергии;
обеспечении безопасности дорожного движения.
2) К сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений относятся также измерения, предусмотренные законодательством Российской Федерации о техническом регулировании.
3) Сфера государственного регулирования обеспечения единства измерений распространяется также на единицы величин, эталоны единиц величин, стандартные образцы и средства измерений, к которым установлены обязательные требования.
4) Обязательные требования к измерениям, эталонам единиц величин, стандартным образцам и средствам измерений устанавливаются законодательством Российской Федерации об обеспечении единства измерений и законодательством Российской Федерации о техническом регулировании. Обязательные требования к единицам величин, выполнению работ и (или) оказанию услуг по обеспечению единства измерений устанавливаются законодательством Российской Федерации об обеспечении единства измерений.
5) Особенности обеспечения единства измерений при осуществлении деятельности в области обороны и безопасности государства и в области использования атомной энергии устанавливаются Правительством Российской Федерации.
Организационные основы обеспечения единства измеренийДеятельность по обеспечению единства измерений основывается на законодательстве Российской Федерации об обеспечении единства измерений и осуществляется:
1) федеральными органами исполнительной власти, осуществляющими функции по выработке государственной политики и нормативно-правовому регулированию, оказанию государственных услуг, управлению государственным имуществом в области обеспечения единства измерений и федеральному государственному метрологическому надзору;
2) подведомственными федеральному органу исполнительной власти, осуществляющему функции по оказанию государственных услуг и управлению государственным имуществом в области обеспечения единства измерений, государственными научными метрологическими институтами и государственными региональными центрами метрологии;
3) Государственной службой времени, частоты и определения параметров вращения Земли, Государственной службой стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов, Государственной службой стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов, руководство которыми осуществляет федеральный орган исполнительной власти, осуществляющий функции по оказанию государственных услуг и управлению государственным имуществом в области обеспечения единства измерений;
4) метрологическими службами, а также аккредитованными в соответствии с законодательством Российской Федерации об аккредитации в национальной системе аккредитации юридическими лицами и индивидуальными предпринимателями.
Метрологические службыМетрологическая служба – юридическое лицо, подразделение юридического лица или объединение юридических лиц, либо работник (работники) юридического лица, либо индивидуальный предприниматель, либо подведомственная организация федерального органа исполнительной власти, его подразделение или должностное лицо, выполняющие работы и (или) оказывающие услуги по обеспечению единства измерений и действующие на основании положения о метрологической службе.
Федеральные органы исполнительной власти и государственные корпорации, осуществляющие функции в областях деятельности, указанных в частях 3 и 4 статьи 1 Федерального закона № 102-ФЗ, создают в установленном порядке метрологические службы в целях организации деятельности по обеспечению единства измерений в пределах своей компетенции.
Порядок организации и координации их деятельности определяются положениями о метрологических службах, утверждаемыми руководителями федеральных органов исполнительной власти или государственных корпораций, создавших метрологические службы, по согласованию с федеральным органом исполнительной власти, осуществляющим функции по выработке государственной политики и нормативно-правовому регулированию в области обеспечения единства измерений.
Юридические лица и индивидуальные предприниматели, осуществляющие деятельность в областях, указанных в частях 3 и 4 статьи 1 Федерального закона № 102-ФЗ, могут создавать метрологические службы в добровольном порядке. Федеральными законами может быть установлена обязательность создания метрологических служб.
Порядок организации и координации их деятельности определяются положениями о метрологических службах, утверждаемыми руководителями этих юридических лиц или индивидуальными предпринимателями.
Функционирование метрологической службы предприятия и её структурная схемаЦелью создания и функционирования метрологической службы предприятия является обеспечение единства и требуемой точности измерений на предприятии и метрологического обеспечения научных, технологических, производственных процессов, или иных областей деятельности, закрепленных за предприятием.
Основными задачами метрологической службы являются:
внедрение передовых высокоэффективных методов и средств измерений, в том числе измерительных систем и измерительных каналов;
совершенствование метрологического обеспечения деятельности предприятия, методов и средств метрологического обеспечения, в том числе эталонов единиц величин, стандартных образцов и аттестованный объектов;
реализация на предприятии единой технической политики в области обеспечения единства и требуемой точности измерений;
перспективное планирование работ предприятия по обеспечению единства и требуемой точности измерений и метрологического обеспечения деятельности предприятия;
организация и осуществление аттестации методик (методов) измерений, испытаний и контроля, аттестованных объектов, программного обеспечения средств измерений;
организация и проведение поверки, калибровки и ремонта средств измерений, в том числе измерительных систем, измерительных каналов;
аттестация эталонов единиц величин;
поддержание в надлежащем состоянии эталонов единиц величин, организация закупок, технического обслуживания и ремонта оборудования метрологической службы;
участие в аттестации испытательного оборудования;
организация и проведение метрологической экспертизы технических заданий, проектной, конструкторской и технологической документации, проектов стандартов, другой документации предприятия;
внедрение нормативных документов и разработка локальных нормативных актов и стандартов предприятия по метрологическому обеспечению;
проведение анализа состояния измерений, испытаний и контроля на предприятии;
осуществление метрологического надзора на предприятии;
организация работ по проведению испытаний средств измерений или стандартных образцов в целях утверждения их типа и продлению сроков действия свидетельств об утверждении типа;
организация работ по подтверждению технической компетентности, в том числе аккредитации, метрологической службы предприятия в области обеспечения единства измерений;
организация периодического обучения и повышения квалификации в области обеспечения единства измерений работников предприятия;
участие в установлении потребностей предприятия в средствах измерений, эталонах единиц величин, методиках (методах) измерений, испытаний и контроля;
участие в установлении рациональной номенклатуры измеряемых параметров, оптимальных норм точности измерений, в том числе при контроле показателей качества выпускаемой продукции и параметров технологических процессов;
участие в межлабораторных сличительных испытаниях;
участие в организации и проведении измерений, связанных с разрешением разногласий;
Метрологические службы предприятия возглавляются главными метрологами или главными прибористами.
Структурная схема метрологической службы приведена в приложении А. В структуру метрологической службы входят:
лаборатория метрологического обеспечения и учета средств измерений;
лаборатория поверки средств измерений геометрических и механических величин;
лаборатория поверки средств измерений параметров потока, расхода, уровня, объема веществ, давления;
лаборатория поверки средств измерений физико-химического состава и свойств веществ;
лаборатория поверки средств измерений характеристик ионизирующих излучений и ядерных констант;
лаборатория поверки теплофизических и температурных средств измерений;
лаборатория поверки радиотехнических и радиоэлектронных средств измерений и средств измерений времени, частоты и акустических величин;
лаборатория поверки электрических и магнитных величин;
лаборатория ремонта и технического обслуживания средств измерений.
РАЗРАБОТКА ЛОКАЛЬНОЙ ПОВЕРОЧНОЙ СХЕМЫОбщие положения ГОСТ 8.061-80Поверочные схемы устанавливают систему передачи размера единицы физической величины (далее – единицы) от государственного эталона или исходного образцового средства измерений рабочим средствам измерений.
Локальная поверочная схема распространяется на средства измерений, подлежащие поверке в данном органе государственной или ведомственной метрологической службы (метрологической службы предприятия).
Ведомственные и локальные поверочные схемы не должны противоречить государственным поверочным схемам для средств измерений тех же физических величин, но могут быть составлены при отсутствии государственной поверочной схемы.
В ведомственных и локальных поверочных схемах допускается указывать конкретные типы (экземпляры) средств измерений.
Локальную поверочную схему разрабатывают в качестве нормативно-технического документа предприятия (организации) после ее согласования с территориальным органом государственной метрологической службы. Допускается локальную поверочную схему разрабатывать в виде стандарта предприятия. Локальные поверочные схемы разрабатывают подразделения метрологической службы, проводящие поверку.
Поверочная схема должна включать в себя не менее двух ступеней передачи размера единицы.
Общие положения ГОСТ 8.024-2002Стандарт ГОСТ 8.024-2002 распространяется на государственную поверочную схему для средств измерений плотности в диапазоне от 0,5 до 23000 кг/м3 и устанавливает порядок передачи размера единицы плотности - килограмма на кубический метр (кг/м3) от государственного первичного эталона единицы плотности при помощи вторичных и рабочих эталонов рабочим средствам измерений с указанием погрешностей и основных методов поверки.
Государственный первичный эталон предназначен для воспроизведения, хранения единицы плотности и передачи ее размера при помощи вторичных и рабочих эталонов рабочим средствам измерений с целью обеспечения единства измерений.
В качестве вторичного эталона применяют наборы тел цилиндрической формы, изготовленные из монокристалла кремния, или наборы стеклянных поплавков в диапазоне измерений от 650 до 2000 кг/м3. Вторичный эталон применяют для калибровки и поверки рабочих эталонов и высокоточных рабочих средств измерений сличением при помощи компаратора или методом косвенных измерений.
В качестве рабочих эталонов применяются эталоны, заимствованные из других поверочных схем и эталоны 1 разряда. Рабочие эталоны применяют для поверки рабочих средств измерений плотности непосредственным сличением или методом прямых измерений.
В качестве рабочих средств измерений плотности применяют ареометры, пикнометры, автоматические плотномеры для жидких и газообразных сред. Пределы допускаемых абсолютных погрешностей Δ рабочих средств измерений плотности составляют от 0,001 до 20 кг/м3. Соотношение доверительной погрешности рабочих эталонов и предела допускаемых погрешностей рабочих средств измерений плотности должно составлять не более 1:3.
Локальная поверочная схема средств измерений плотностиПроект локальной поверочной схемы средств измерений плотности представлен в приложении Б.
Локальная поверочная схема предприятия распространяется на средства измерений плотности в диапазоне от 300 до 1620 кг/м3 и устанавливает порядок передачи размера единицы плотности – килограмма на кубический метр (кг/м3) от рабочего эталона единицы плотности рабочим средствам измерений с указанием погрешностей и основных методов поверки.
Рабочие эталоны, заимствованные из других государственных поверочных схем
В качестве рабочих эталонов, заимствованных из других поверочных схем, применяют весы эталонные в диапазоне измерений от 0 до 5 кг и гири эталонные в диапазоне измерений от 0 до 5 кг по ГОСТ 8.021.
Эталоны, заимствованные из других поверочных схем, применяют для передачи размера единицы плотности рабочим эталонам: пикнометрам и рабочим пикнометрам – методом косвенных измерений.
Рабочие эталоны 1-го разряда
В качестве рабочих эталонов 1-го разряда применяют ареометры типа АК в диапазоне измерений плотности от 1560 до 1620 кг/м3; пикнометры в диапазоне измерений от 300 до 1000 кг/м3; стандартные образцы плотности жидкости в диапазоне измерений от 650 до 1000 кг/м3.
Доверительные границы погрешности измерений рабочих эталонов при доверительной вероятности 0,95 составляют от 0,05 до 0,1 кг/м3.
Рабочие эталоны применяют для поверки рабочих средств измерений плотности непосредственным сличением или методом прямых измерений.
Рабочие средства измерений
В качестве рабочих средств измерений плотности применяют ареометры, пикнометры, автоматические плотномеры.
Пределы допускаемых абсолютных погрешностей рабочих средств измерений плотности составляют от 0,1 до 1 кг/м3.
Соотношение доверительной погрешности рабочих эталонов и предела допускаемых погрешностей рабочих средств измерений плотности должно составлять не более 1:3.
ЗАКЛЮЧЕНИЕВ целях обеспечения единства измерений на предприятии функционирует метрологическая служба, одной из важнейших функций которой является оценивание погрешности измерений.
Оценивание погрешностей производится с целью получения объективных данных о точности результата измерения. В первом разделе курсовой работы мы рассмотрели основные виды погрешностей и методы их расчета.
Отношения, возникающие при выполнении измерений, установлении и соблюдении требований к измерениям, единицам величин, эталонам единиц величин, стандартным образцам, средствам измерений, применении стандартных образцов, средств измерений, методик (методов) измерений регулируются Федеральным законом от 26.06.2008 № 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений». Основные сведения и организационные основы закона мы рассмотрели во втором разделе курсовой работы. Также разработана структурная схема метрологической службы, охватывающая все виды измерений.
В третьем разделе разработана локальная поверочная схема средств измерений плотности метрологической службы предприятия, область аккредитации которой сокращена относительно ГОСТ 8.024-2002.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫКузнецов В.А., Исаев Л.К., Шайко И.А., Метрология, М., 2005. – 297 с.
Федерального закона от 26.06.2008 № 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений».
ГОСТ Р 8.736-2011 «ГСИ. Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов измерений. Основные положения».
Р 50.2.038-2004 «ГСИ. Измерения прямые однократные. Оценивание по- грешностей и неопределённостей результатов измерений».
МИ 1317–2004 «ГСИ. Результаты и характеристики погрешности измерений. Формы представления. Способы использования при испытаниях образцов продукции и контроле их параметров».
ГОСТ 8.401-80 «ГСИ. Классы точности средств измерений. Общие требования».
ГОСТ 8.024-2002 «ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений плотности».
ГОСТ 8.061-80 «ГСИ. Поверочные схемы. Содержание и построение».
Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений https://fgis.gost.ru/fundmetrology/registry/4
Приложение А(обязательное)
Структурная схема метрологической службы предприятия

Приложение Б(обязательное)
Локальная поверочная схема средств измерений плотности