1881
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)»
Е.В. Комерзан
МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ
Учебное пособие
Омск
СибАДИ
2013
УДК 006
ББК 30.10 К 46
Рецензенты:
д-р техн. наук, доцент В.И. Глухов ОмГТУ. канд. техн. наук, доцент Г.А. Нестеренко ОмГТУ
Работа одобрена редакционно-издательским советом академии в качестве учебного пособия.
Комерзан Е.В.
К 46 Метрология, стандартизация и сертификация: учебное пособие / Е.В.
Комерзан. – Омск: СибАДИ, 2013. – 153 с.
Соответствует государственному образовательному стандарту дисциплины «Метрология, стандартизация и сертификация» направления подготовки дипломированных специалистов 340100 – Управление качеством.
Содержит сведения по основам метрологии и технических измерений, стандартизации и сертификации.
Предназначено для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности управление качеством. Может быть использовано для всех инженерных специальностей, изучающих курс «Метрология, стандартизация и сертификация».
Табл. 7. Ил. 22. Библиогр.: 28 назв.
© ФГБОУ ВПО «СибАДИ», 2013
ВВЕДЕНИЕ
Всовременном производстве в основу конструирования, изготовления и эксплуатации продукции положены принципы нормирования требований к деталям, узлам и механизмам, используемые при конструировании, благодаря которым представляется возможным изготавливать их независимо и собирать или применять без дополнительной обработки при соблюдении технических требований к изделию.
Основой организации серийного и массового производства, обеспечивающей кооперацию, концентрацию и специализацию производства, значительно снижающей себестоимость продукции, ускоряющей технологический процесс сборки, позволяющей существенно сократить сроки и обеспечить качество ремонта в процессе эксплуатации изделий, является стандартизация.
Стандартизация имеет давнюю историю. Еще в древние времена за много лет до нашей эры в Египте использовали кирпичи стандартного размера. В Древнем Риме при сооружении водопровода применялись трубы единых диаметров. В России указом Ивана IV, датированным 1555 г., для проверки размеров ядер для пушек применялись так называемые кружалы – прототипы калибров.
Широкое применение стандартизации в нашей стране нашло при производстве огнестрельного оружия. В 1761 г. на оружейный завод в Тулу была направлена инструкция графа Шувалова, в которой он впервые сформулировал принципы взаимозаменяемости. Согласно этой инструкции, в России было осуществлено взаимозаменяемое производство ружей сначала на Тульском, а затем на Ижевском оружейных заводах.
ВXX в. принцип взаимозаменяемости в России распространился не только на военную, но и на другие виды продукции. В 1914 – 1915 г. в России проводятся работы по созданию единой системы нормирования требований к параметрам деталей для обеспечения взаимозаменяемости. Наиболее интенсивно работы по взаимозаменяемости начали развиваться после Октябрьской революции. Это развитие шло одновременно с развитием промышленности.
Внастоящее время работа по стандартизации из узконациональной переросла в международную. Ведущей международной организацией в этой области на сегодняшний день является ISO (International Organization for Standardization). Ее рекомендации используются не-
посредственно при разработке отечественных стандартов.
3
СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ
ФВ – физическая величина;
Система SI (СИ) – Международная система единиц; СИ – средство измерения; ИП – измерительные преобразователи;
АП – аналоговые преобразователи; АЦП – аналого-цифровые преобразователи;
АИС – автоматизированные измерительные системы; ИИС – информационно-измерительные системы; ИВК – информационно-вычислительный комплекс; МХ – метрологические характеристики; НТД – нормативно-технические документы;
ГСИ – Государственная система обеспечения единства измерений; ГСВЧ – Государственная служба времени и частоты; ГССО – Государственная служба стандартных образцов;
ГСССД – Государственная служба стандартных справочных данных; ГМС – Государственная метрологическая служба; ГНМЦ – Государственный научный метрологический центр; МС – метрологическая служба;
ВНИИ – Всероссийский научно-исследовательский институт; ВНИИМС – Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы; НПО – научно-производственное объединение;
МБМВ – Международное бюро мер и весов; МКМВ – Международный комитет мер и весов;
МОЗМ – Международная организация законодательной метрологии; ИСО – Международная организация по стандартизации; МЭК – Международная электротехническая комиссия; НД – нормативные документы;
ГМКиН – Государственный метрологический контроль и надзор; ГЦИ – Государственный центр испытаний; ЦСМ – Центр стандартизации и метрологии.
4
СПРАВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Приведенымерыдлин, мерыплощади, мерыжидких тел, мерыобъема, мерысыпучих тел, мерывеса.
МЕРЫ ДЛИНЫ
1 миля(сухопутная)/mile(statute)=8фралонгов=1760 ярдов=5280 футов=1609,34 м
1 фралонг/furlong=220 ярдов=201,17м
1 ярд/yard=3 фута=914,4 мм
1 фут/foot =12 дюймов =304,8 мм
1 дюйм / inch= 12линий=25,4 мм
1линия/line=6 пунктов = 2,1 мм
1 пункт / point= 0.3528 мм
1 миля(морская)/mile(nautical)= 10 кабельтовых = 6080 футов = 1852,2 м 1 кабельтов /cable= 185,22 м
МЕРЫ ПЛОЩАДИ
1 кв. миля/squaremile=640акров =258,99 га
1 акр /acre= 4840кв. ярдов =4047 кв.м
1 кв. ярд/squareyard = 9 кв. футов = 0,838 кв.м
1 кв. фут / squarefoot = 144кв. дюйма=0,0929 кв.м 1 кв. дюйм/ squareinch =6,4516кв.см
МЕРЫ ЖИДКИХТЕЛ
1 баррель нефти /barrelofoil= 42 галлонаСША= 158,988 л 1 баррель США/U.S. barrel= 31,5 галлонаСША= 119,24 л 1 галлон США/U.S. gallon = 4 квартыСША= 3,785 л
1 квартаСША/U.S. quart =2 пинтыСША= 0,94625 л
5
1 пинтаСША/ U.S. pint= 16жидких унций США=0,47312 л 1 гиллСША/U.S. gill= 4 жидких унции США= 0,02957л 1 жидкаяунцияСША/U.S. fluid ounce= 0,02957 л
1 жидкаядрахмаСША/U.S. fluid dram= 3,6966 мл
1 британский баррель /Br. barrel= 36 британскихгаллонов = 163,656 л 1 британский галлон /Br. gallon = 4 британских кварты=4,546л
1 британскаякварта/Br. quart =2 британских пинты=1,1365 л
1 британскаяпинта/Br. pint= 20 британских жидкихунций = 0,5682л 1 британский гилл/Br. gill= 5 британских жидких унции =0,1377 л 1 британскаяжидкаяунция/Br.. fluid ounce= 0,02841 л
1 британскаяжидкаядрахма/Br.. fluid dram= 3,5516 мл
МЕРЫ ОБЪЕМА
1 корд/ cord = 128куб. фунтов = 3,62 куб.м
1 куб. ярд/cub yard = 27 куб.фунтов = 0,7645 куб.м
1 куб. фут /cub. foot = 1728 куб.дюймов = 0,0283 куб.м 1 куб. дюйм /cub. inch =16,387куб. см
МЕРЫ СЫПУЧИХТЕЛ
1 баррель США/U.S. barrel= 115,628 л
1 бушель США/bushelU.S. = 32квартыСША= 35,24 л 1 квартаСША/U.S. quart =2 пинтыСША= 1,101л
1 пинтаСША/U.S. pint= 0,5506 л
1 британский (имперский)бушель /imperialbushel= 32 британских квар-
ты= 1,28 куб.фута= 36,3687 л
1 британскаякварта/imperialquart= 2 британских пинты=1,1365 л 1 британскаяпинта/imperialpint =1,03пинтыСША=0,5682 л
6
МЕРЫ ВЕСА
Различают Avoirdupois(системумер весадлявсех товаров, кроме благородных металлов, драгоценных камней и лекарств)иTroy(тройская системамер дляблагородных металлов, драгоценных камней илекарств).
1 британскаятонна(«длинная»)/ longton = 20 британских центнеров = =1,016т
1 британскаяцентнер («длинный»)/longhundredweight= 112 фунтов = =50,8 кг
1 тоннаСША(«короткая»)/short ton =20 центнеров США=0,907т
1 центнер США(«короткий»)/short hundredweight= 100фунтов = 45,36кг
1 стоун / stone= 14 фунтов = 6,35 кг
1 фунт / pound= 16унций = 453,6 г
1 унция/ounce= 16 драхм=437,5 грана= 28,35 г 1 драхма/ dram=27,34 грана=1,772г
1 гран / grain= 64,8 мг
1 фунт тройский /poundtroy= 12 унций = 98 драхм= 373,27 г 1 унциятройская/ouncetroy= 31,1035 г
7
ЛАТИНСКИЙ АЛФАВИТ |
|
A a – а |
N n – эн |
B b – бэ |
O o – о |
C c – це |
P p – пэ |
D d – де |
Q q – ку |
E е – е |
R r – эр |
F f – эф |
S s – эс |
G g – ге (же) |
Tt – тэ |
H h – ха (аш) |
U u – у |
I i – и |
V v – вэ |
J j – йот (жи) |
W w – дубль вэ |
K k – ка |
X x – икс |
L l – эль |
Y y – игрек |
M m –эм |
Z z – зэт |
ГРЕЧЕСКИЙ АЛФАВИТ |
|
|
A α – альфа |
Ι ι – иота |
P ρ – ро |
B β – бета |
Κ κ – каппа |
Σ σ – сигма |
Г γ – гамма |
Λ λ – ламбда |
Τ τ – тау |
δ – дельта |
Μ μ – мю |
Φ φ – фи |
Ε ε – эпсилон |
Ν ν – ню |
Χ χ – хи |
Ζ ζ – дзета |
Ξ ξ – кси |
Υ υ – ипсилон |
Η η – эта |
О о – омикрон |
Ψ ψ – пси |
Θ θ – тэта |
Π π – пи |
Ω ω – омега |
8
Раздел 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТРОЛОГИИ И МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
Глава 1. ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ИШКАЛЫ ИЗМЕРЕНИЙ В МЕТРОЛОГИИ
1.1.Метрология: краткая история развития
Без развернутой системы измерений, позволяющей контролировать технологические процессы, оценивать свойство и качество продукции, не может существовать ни одна область техники. Измерения служат основой научных знаний. «Наука начинается … с тех пор, как начинают измерять», – писал великий русский ученый Д.И. Менделеев.
Необходимо измерять технические характеристики различных машин и механизмов, размеры деталей и составных частей машин, показатели продукции и различных жизненно важных объектов и т.д.
Вначале люди научились измерять время, затем с развитием земледелия – площадь; торговли – объем и массу; строительства – различные углы, площади и объемы плоских и объемных фигур. Первые примитивные измерения сводились либо к сравнению величин, либо к определению, во сколько раз одна величина больше другой. В качестве мер при расчетах использовались размеры собственного тела (длина локтя, размах руки и т.д.).
Издавна придается большое значение единству мер для правильного развития внутренней торговли и упрочнения торговых связей с соседними народами. Упоминания о русских мерах встречаются в первых памятниках древнерусской письменности. Меры тех времен были примитивны и весьма неустойчивы. Например, локоть – «расстояние от локтя до переднего сустава среднего перста» – 38 см, сажень – 4 локтя (152 см), полусажень – 2 локтя (76 см), пядь 1/8 сажени – 19 см.
Верста являлась единицей длины пути, но размер ее колебался в разное время в различных областях Руси от 1000 до 500 саженей. Для измерения площади земли применялась десятина – площадь квадрата со сторонами равными 50 саженям, т.е. 1/10 версты.
Надзор за мерами и весами в Древней Руси поручался духовенству. В церковном уставе князя Владимира (Х в.) говорится: «Всякие мерила епископу блюсти без пакости – множити, ни умаляти, за все то дати ему ответ во день страшного суда». Наказание за злоупотреб-
9
ление при пользовании мерами и весами предусматривалось «близко к смерти», с разделом имущества в пользу церкви и властей.
Шли столетия, росло количество средств измерения, росли и трудности общегосударственного упорядочения мер. В 1736 г. была создана специальная комиссия по мерам и весам. Она занялась созданием образцов русских мер и организацией поверочного дела. В 1802 г. были изготовлены образцовые четырехгранные аршины для Петербурга – хрустальный, стальной и медный, а также 52 образцовых аршина для губерний (аршин – 71,12 см).
Созданная в 1827 г. Правительственная комиссия образцовых мер и весов определила меру единицы длины – сажень, меру веса – фунт, емкости жидких тел – ведро, сыпучих тел – четверик (26,24 л).
В1842 г. именным Указом императора было утверждено «Положение о мерах и весах», которое предусматривало обязательное применение только русских мер во всем государстве. Великое множество мер в различных странах и даже в одной стране затрудняло торговлю и развитие общества, поэтому необходимо было совершенствовать систему измерений.
20 мая 1875 г. Россия в числе 17 государств подписала Международную метрическую конвенцию. Страны, подписавшие эту конвенцию, обязались учредить и содержать Международное бюро мер и весов, в задачи которого входило создание международных и национальных метрических эталонов, их хранение.
В1899 г. на I Генеральной конференции по мерам и весам был утвержден Международный прототип метра и распределены государственные эталоны между странами-участниками конвенции. Россия в результате жеребьевки получила эталоны метра № 28, эталонсвидетель № 11 и эталоны килограмма № 12 и 26. Единая мера длины
–одна десятимиллионная часть четверти Парижского меридиана (расстояние между городами Дюнкерком и Барселоной); эталон килограмма – цилиндр из сплава иридия и платины, масса которого равна
массе воды объемом в 1 дм3 при температуре 4 С.
В 1918 г. был принят декрет о введении в стране метрической системы мер (вместо саженей, фунтов, ведер).
Поиск нового «естественного» эталона, неразрушаемого и обладающего большой точностью, и развитие интерференционного метода измерений позволили в 1960 г. принять новое определение метра в длинах световой волны, соответствующей оранжевой линии спектра криптона – 86. Но это было не последнее определение эталона метра.
10