ОП.04 · Слесарь по КИПиА · 6-й разряд
Тема 1. Общие сведения о метрологии
Задачи метрологии, нормативно-правовая основа метрологического обеспечения точности, Международная система единиц, единство измерений и единообразие средств измерений, основные термины и международные метрологические организации.
Как работать с учебником
Электронный учебник автоматически собран из материалов текущей темы. По мере развития курса главы будут дополняться схемами, примерами, контрольными вопросами и интерактивными заданиями.
Учебный материал
Полный материал лекции
Тема 1. Общие сведения о метрологии
Объём по строке КУПД: 0,5 академического часа лекции; отдельное ЛПЗ не указано.
Открыть полный конспект PDF · Скачать Word
1. Назначение метрологии
Метрология связывает измерения, единицы и установленные правила так, чтобы результат можно было использовать в практической деятельности. Для слесаря КИПиА одного показания прибора недостаточно: необходимо понимать, какая величина измеряется, в каких единицах представлен результат, каким средством измерений он получен и какие требования применяются к данной работе.
2. Задачи метрологии
КУПД начинает тему с задач метрологии. В учебном понимании это формирование единого языка измерений, применение согласованных единиц, обеспечение сопоставимости результатов и выполнение измерительных работ по установленным требованиям. Методы обеспечения качества, эталоны, методы измерений и погрешности подробно рассматриваются в последующих темах ОП.04.
3. Нормативно-правовая основа
Требования к измерительной работе определяются применимыми нормативными и техническими документами. Исполнитель должен пользоваться действующей редакцией документации, относящейся к конкретной операции. Учебное объяснение терминов не заменяет нормативных определений при официальном выполнении и оформлении работ.
4. Международная система единиц СИ
Международная система единиц обеспечивает общий язык количественных измерений. К основным единицам СИ относятся: метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, моль и кандела. Производные единицы и перевод величин будут подробнее рассмотрены в следующей теме.
5. Единство измерений
Практический смысл единства измерений состоит в том, что результаты должны быть выражены в согласованных единицах и получены так, чтобы их можно было корректно сопоставлять при выполнении установленных требований. Для исполнителя это означает необходимость соблюдать применимую документацию, использовать подходящее средство измерений и однозначно оформлять результат.
6. Единообразие средств измерений
КУПД отдельно использует понятие единообразия средств измерений. В учебном контексте оно подчёркивает применение средств измерений по установленным требованиям, с понятным назначением и метрологическим состоянием. Даже приборы одного типа могут иметь разные диапазоны, исполнения и области применения.
7. Основные термины
- Метрология — область знаний и деятельности, связанная с измерениями и их применением.
- Физическая величина — свойство объекта или процесса, которое можно характеризовать количественно.
- Единица величины — принятое значение, с которым сравнивают величины того же рода.
- Измерение — получение количественной информации о величине по установленным правилам.
- Средство измерений — техническое средство, предназначенное для измерений и имеющее метрологически значимые характеристики.
- Результат измерения — значение, полученное при измерении и представленное вместе с необходимой информацией для его использования.
Примечание: это учебные пояснения. Для нормативно регулируемых работ применяются определения действующей документации.
8. Международные организации по метрологии
КУПД предусматривает знакомство с международными метрологическими организациями. В качестве примеров рассматриваются Международное бюро мер и весов (BIPM), связанное с международной метрологией и системой СИ, и Международная организация законодательной метрологии (OIML), обеспечивающая международное сотрудничество в области законодательной метрологии.
9. Производственная логика
- Определить, какая величина измеряется.
- Проверить требуемую единицу представления результата.
- Установить применимую документацию и её актуальность.
- Использовать предназначенное для задачи средство измерений.
- Записать результат однозначно: значение, единица и необходимая сопроводительная информация.
- Сопоставить результат с установленным требованием и сформулировать вывод.
10. Контрольные вопросы
- Зачем метрология нужна слесарю КИПиА?
- Что означает аббревиатура СИ?
- Назовите семь основных единиц СИ.
- Почему результат без единицы нельзя считать однозначным?
- Что понимается под единством измерений?
- Зачем необходимо единообразие средств измерений?
- Почему перед работой проверяют актуальность документации?
- Какие базовые понятия используются в метрологии?
- Для чего необходимо международное метрологическое сотрудничество?
- Какие две международные метрологические организации рассмотрены в теме?
Граница темы: классификация физических величин, эталоны и поверочные схемы, методы измерений, классы точности и виды погрешностей сознательно оставлены темам 2–3 в соответствии с последовательностью КУПД.
Практическая работа
Самостоятельное закрепление
Статус: отдельное ЛПЗ по теме 1 в тематическом плане не указано. Следующие задания используются только для самостоятельного закрепления и контроля понимания.
- Сопоставить основные величины и единицы СИ: длина — метр, масса — килограмм, время — секунда, сила электрического тока — ампер, термодинамическая температура — кельвин.
- Объяснить, почему два численно одинаковых показания нельзя корректно сравнивать без единиц и условий измерения.
- Определить, почему перед измерительной работой необходимо проверить актуальность применяемой документации.
- Связать понятия: метрология → единица → измерение → средство измерений → результат.
- Объяснить практический смысл международного метрологического сотрудничества.
План занятия
План занятия
Тема: «Общие сведения о метрологии».
По строке КУПД: 0,5 академического часа лекции; отдельное лабораторно-практическое занятие не указано.
Важно: общий итог ОП.04 для повышения квалификации 3–6 разрядов составляет 4 часа: 2 часа лекций + 2 часа лабораторно-практических занятий. Внутритематические графы «Всего» в таблице КУПД арифметически не согласованы с итогом, поэтому в портале по теме 1 сохраняется только явно указанное распределение лекций/ЛПЗ без самостоятельного перераспределения программы.
Учебные вопросы
- Задачи метрологии.
- Нормативно-правовая основа метрологического обеспечения точности.
- Международная система единиц (СИ).
- Единство измерений и единообразие средств измерений.
- Основные термины и определения.
- Международные организации по метрологии.
Результат: обучающийся понимает назначение метрологии в работе КИПиА, роль единых единиц и требований, различает базовые термины и объясняет необходимость международной сопоставимости измерений.
1. Задачи метрологии
Метрология — наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и требуемой точности.
Основные задачи:
установление и поддержание единиц физических величин;
разработка и совершенствование эталонов;
разработка методов и средств измерений;
обеспечение единства и требуемой точности измерений;
определение погрешностей и неопределённостей измерений;
метрологический контроль и надзор;
поверка, калибровка и аттестация средств измерений;
обеспечение прослеживаемости измерений к эталонам;
гармонизация национальных норм с международными;
обеспечение качества, безопасности, научных исследований, торговли и производства.
Практические задачи на предприятии:
выбор СИ под задачу;
организация поверки/калибровки;
ведение эксплуатационной документации;
анализ причин недостоверных измерений.
2. Нормативно-правовая основа метрологического обеспечения точности
В Российской Федерации:
Конституция РФ — основы защиты прав потребителей, единства экономического пространства.
Федеральный закон № 102-ФЗ от 26.06.2008 «Об обеспечении единства измерений» — базовый закон.
Постановления Правительства РФ и приказы Минпромторга, Росстандарта.
Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ) — комплекс ГОСТов и ГОСТ Р 8.xxx.
Технические регламенты, методики измерений, поверочные схемы.
Локальные документы предприятия: стандарты организации, положения о метрологической службе, графики поверки.
Международная основа:
рекомендации OIML, стандарты ISO/IEC 17025, ISO 9001;
документы BIPM, ILAC, COOMET.
Ключевой принцип: точность обеспечивается не отдельным прибором, а системой: эталон → поверка/калибровка → методика → исполнитель → условия измерений.
3. Международная система единиц (СИ)
SI (Système International d’Unités) — международная система единиц, принята в 1960 г. XI Генеральной конференцией по мерам и весам.
Семь основных единиц:
| Величина | Единица | Обозначение |
|---|---|---|
| Длина | метр | м |
| Масса | килограмм | кг |
| Время | секунда | с |
| Сила тока | ампер | А |
| Термодинамическая температура | кельвин | К |
| Количество вещества | моль | моль |
| Сила света | кандела | кд |
Производные единицы: Н, Па, Дж, Вт, В, Ом, Ф, Гн, Тл, Гц и др.
Кратные и дольные: приставки от йокто (10⁻²⁴) до йотта (10²⁴): к, М, Г, Т, м, мк, н, п и т.д.
С 2019 г. основные единицы переопределены через фундаментальные постоянные:
секунда — частота переходов цезия;
метр — скорость света;
килограмм — постоянная Планка;
ампер — элементарный заряд;
кельвин — постоянная Больцмана;
моль — число Авогадро;
кандела — световая эффективность.
4. Единство измерений и единообразие средств измерений
Единство измерений — состояние измерений, при котором:
результаты выражены в узаконенных единицах;
погрешности (неопределённости) известны с заданной вероятностью;
обеспечивается прослеживаемость к государственным эталонам.
Обеспечивается:
единой системой единиц;
эталонами;
передачей размера единицы от эталона к рабочим СИ;
поверкой/калибровкой;
аттестованными методиками измерений;
метрологическим надзором.
Единообразие средств измерений — состояние, при котором СИ одного типа:
имеют одинаковые метрологические характеристики;
градуированы в одних единицах;
соответствуют установленным нормам;
прошли испытания и утверждение типа.
Достигается:
стандартизацией;
типовыми испытаниями;
утверждением типа СИ;
поверкой/калибровкой;
серийным производством по единой документации.
5. Основные термины и определения
По РМГ 29-2013 «ГСИ. Метрология. Основные термины и определения»:
Измерение — совокупность операций для определения значения величины.
Величина — свойство, которое может быть выражено количественно.
Единица величины — фиксированное значение величины, принятое за основу.
Средство измерений (СИ) — техническое средство, предназначенное для измерений.
Эталон — СИ, обеспечивающее воспроизведение и хранение единицы.
Поверка — обязательная операция для СИ в сфере госрегулирования.
Калибровка — добровольная операция для СИ вне сферы госрегулирования.
Погрешность — разность между измеренным и истинным значением.
Неопределённость — количественная мера сомнения в результате.
Точность — качественная характеристика близости к истине.
Сходимость — близость результатов при повторных измерениях в одинаковых условиях.
Воспроизводимость — близость результатов в разных условиях.
Чувствительность — отношение изменения выходного сигнала к входному.
Диапазон измерений — область значений, в пределах которой нормирована погрешность.
Цена деления — разность значений между соседними отметками шкалы.
Метрологическая прослеживаемость — связь с эталоном через непрерывную цепь калибровок.
Метрологический контроль — деятельность по проверке соблюдения метрологических правил.
6. Международные организации по метрологии
| Организация | Расшифровка | Основные функции |
|---|---|---|
| BIPM | Международное бюро мер и весов | Хранение эталонов, сличения, научные исследования |
| CGPM | Генеральная конференция по мерам и весам | Принятие решений по SI, развитию метрологии |
| CIPM | Международный комитет мер и весов | Управление BIPM, подготовка решений CGPM |
| OIML | Международная организация законодательной метрологии | Рекомендации, гармонизация требований к СИ |
| ISO | Международная организация по стандартизации | Стандарты, в т.ч. ISO 9001, ISO/IEC 17025 |
| IEC | Международная электротехническая комиссия | Стандарты в электротехнике и электронике |
| ILAC | Международное сотрудничество по аккредитации лабораторий | Аккредитация, взаимное признание |
| COOMET | Евразийская организация сотрудничества в области метрологии | Региональная метрология, сотрудничество стран СНГ |
Значение для КИПиА: международные рекомендации и стандарты определяют требования к поверке, калибровке, неопределённости и документации, что напрямую влияет на эксплуатацию и ремонт средств автоматики.
Итоги и отчёт
Краткий отчёт для журнала
Проведена индивидуальная консультация по теме «Общие сведения о метрологии» дисциплины ОП.04 «Основы метрологии» для слесаря по КИПиА 6-го разряда. Рассмотрены задачи метрологии, нормативно-правовая основа метрологического обеспечения точности, Международная система единиц, единство измерений и единообразие средств измерений, основные метрологические термины и назначение международного сотрудничества в метрологии. Материал закреплён контрольными вопросами и самостоятельными карточками; отдельное ЛПЗ по теме 1 в КУПД не предусмотрено.