Измерения, испытания и контроль. Методы и средства - Т. Горбунова

Чем завершаются измерения, испытания и контроль ?

Результат измерений – значение характеристики (величины), полученное выполнением регламентированного метода измерений (ГОСТ Р ИСО 5725). В результате измерения получают количественную информацию.

Результат испытания – значения характеристик (параметров) продукции, приведенные в Протоколе испытания.

Результат контроля – заключение о соответствии (или несоответствии) продукции; оно делается на основании Протокола испытаний; это может быть Сертификат соответствия, Знак соответствия, Знак обращения на рынке и др.

«Испытание» и «контроль» являются более общими понятиями по сравнению с «измерениями».

Последние могут рассматриваться как один из способов получения информации о качестве продукции. Между ними существует определенное сходство, а именно, они могут быть близки по своей информационной сущности, а также могут содержать некоторые общие операции.

Так результаты измерений и испытаний выражают в виде чисел; погрешности их также выражают одинаково. Измерения и контроль имеют ряд общих операций: сравнение, измерительное преобразование.

Однако имеются и существенные различия. Так за результат испытания образца продукции может быть принят результат измерения параметра, определяемого при испытании. Таким образом, измерение можно считать частным случаем испытания. Речь идет об измерениях, проводимых при испытаниях. Таковыми являются:

– измерения характеристик (свойств) объекта;

– измерения условий испытаний (как правило, параметры, характеризующие условия испытаний, нормируются и, следовательно, должны измеряться и контролироваться).

Процедуры измерений и контроля так же во многом различаются:

– результатом измерений является количественная характеристика; результатом контроля – качественная;

– измерение осуществляется в широком диапазоне значений измеряемой величины; контроль – в пределах небольшого числа возможных состояний.

Наиболее существенные отличия испытаний от контроля заключаются в том, что:

– испытания осуществляются при воздействии на объект внешних факторов;

– по результатам испытаний принимаются определенные решения именно по данному объекту испытаний.

2 ИЗМЕРЕНИЯ

По оценкам, полученным организацией BCR (Bureau Communitaire de Reference – Бюро стандартов) в рамках общеевропейской программы по испытаниям и измерениям, не менее 5% во внутреннем валовом продукте (ВВП) развитых стран Запада составляют измерения. Масштаб экономических и социальных последствий неправильных измерений становится понятным, если учесть, какие серьезные законодательные и экономические решения основываются на результатах измерений:

– закрытие предприятий;

– мероприятия по охране труда;

– меры по утилизации отходов;

– выбраковка продукции;

– гуманитарные последствия, возникающие в результате техногенных аварий.

Вспомним, что измерение – совокупность операций, выполняемых для определения количественного значения величины.

В широком смысле слово «величина» – понятие многовидовое. Свойства объектов измерений могут быть выражены с помощью:

– экономических величин (экономических показателей: стоимость товара и проч.);

– величин, характеризующих качество продукции (показателей качества, например, показателей состава и свойств);

– физических величин (свойств, присущих физическим объектам).

Физическая величина – это свойство, общее в качественном отношении многим физическим объектам, но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта.

2.1 Элементы процесса измерений

Измерение – сложная система, включающая взаимодействие ряда структурных элементов. К ним относятся:

– измерительная задача;

– объект измерения;

– принцип измерения;

– метод измерения;

– средство измерения;

– условия измерения;

– субъект измерения;

– результат и погрешность измерения, а также ряд других характеристик качества измерений. Взаимосвязь важнейших элементов может быть представлена в виде структурной схемы (рис. 1).

Начальным элементом каждого измерения является его задача. Задача любого измерения заключается в определении количественного значения измеряемой величины (см. выше). Постановку задачи измерения осуществляет субъект измерения – человек, персонал, проводящий измерение. При постановке задачи:

– конкретизируется объект измерения;

– выделяется в нем измеряемая величина;

– задается требуемая погрешность измерения.

Объект измерения – это реальный (физический) объект, свойства которого характеризуются одной или несколькими величинами. Таким образом, он характеризуется набором свойств (физических свойств) и описывающих их величин (физических величин). Одна из этих величин (например, i-тая) является измеряемой величиной (ИВi).

Измеряемая величина – это величина, подлежащая определению в соответствии с измерительной задачей. Пусть X – значение измеряемой величины (например, концентрация вещества). Информация о значении измеряемой величины – измерительная информация. Она содержится в измерительном сигнале.

Измерительный сигнал – это сигнал, содержащий количественную информацию об измеряемой величине. Он поступает на вход средства измерения (СИ).

Средство измерения (СИ) – это техническое средство, предназначенное для измерений.

В процессе взаимодействия средства измерения с объектом появляется измерительный сигнал – входной сигнал (X). При помощи СИ он преобразуется в выходной сигнал (Y). Если сигнал содержит информацию о химическом составе объекта (вещества, материала), то такой измерительный сигнал называют аналитическим сигналом.

Ри c унок 1 – Структурная схема процесса измерения: И – измерения; ОИ – объект измерения; МИ – метод измерения; ПИ – принцип измерения; СИ – средство измерения; ИС – измерительный сигнал: ИИ – измерительная информация; Св – физическое свойство; В – физическая величина; ИВ – измеряемая величина

Выходной сигнал имеет форму, удобную для непосредственного восприятия человеком (субъектом измерения) или для последующей обработки и передачи измерительной информации с целью получения результата измерения и оценки его погрешности.

Для обработки измерительной информации, которую получают в виде измерительных функций Y = f (X), необходимо установить соответствие между размерами двух величин:

– преобразуемой (входной) величины (X) и

– преобразованной при помощи средства измерения (выходной) (Y).

Выбор СИ осуществляет субъект измерения. Он же проводит выбор принципа и метода измерения.

В ГОСТ Р ИСО 5725:

Метод измерений (measurement method) – совокупность операций и правил, выполнение которых обеспечивает получение результатов с известной точностью. Это адекватно понятию «методика измерений» по ФЗ «Об обеспечении единства измерений» (см. ниже) и понятию «методика измерений» по ГОСТ Р 8.563-2009, что не представляется вполне корректным.

Понятие «метод измерения» включает совокупность приемов использования определенных принципов и средств измерений.

Принцип измерений – физические и проч. явления и зависимости (закономерности), используя которые получают информацию о значениях величины.

Иначе говоря, принцип измерений – физическое явление или совокупность физических явлений, положенных в основу измерений.

Принцип выражает энергетические взаимодействия, которым следует подвергнуть объект, чтобы получить измерительную информацию. Например, измерение массы вещества при помощи взвешивания с использованием силы тяжести, пропорциональной массе; измерение температуры с использованием термоэлектрического эффекта и т.д.

Правила применения метода излагаются в виде методики.

Методика (метод) измерений – совокупность конкретно описанных операций, выполнение которых обеспечивает получение результатов измерений с установленными показателями точности (ФЗ «Об обеспечении единства измерений»). Таким образом, в ФЗ устанавливается тождественность понятий «метод» и «методика», что не представляется безупречным.

В документе, регламентирующем методику измерений, указывают:

– наименование методики измерений;

– назначение методики измерений;

– область применения;

– условия выполнения измерений;

– метод (методы) измерений;

– допускаемая (или приписанная) неопределенность измерений или норма погрешности и (или) приписанные характеристики погрешности измерений;

– применяемые средства измерений, стандартные образцы, их метрологические характеристики;