Метрология, стандартизация и подтверждение качества

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации  
Департамент научно-технологической политики и образования  
Федеральное государственное бюджетное образовательное  
учреждение высшего образования  
«Волгоградский государственный аграрный университет»  
 
Институт непрерывного образования  
 
Кафедра: «Ремонт машин и технология конструкционных материалов»  
 
 
 
 
 
Г. А. Любимова  
 
 
 
 
 
МЕТРОЛОГИЯ,  СТАНДАРТИЗАЦИЯ  
И  ПОДТВЕРЖДЕНИЕ  КАЧЕСТВА  
 
 
Учебное пособие  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Волгоград  
Волгоградский ГАУ  
2016  

1 

УДК 006  
ББК 30.10  
Л-93  
 
Рецензенты:  
доктор технических наук, профессор кафедры «Автомобильные перевозки» ФГБОУ ВО Волгоградского ГТУ И.М. Рябов; кандидат технических наук, доцент кафедры «Тракторы, автомобили и теплотехника» 
ФГБОУ ВО Волгоградского ГАУ А.Ю. Попов  
 
 
Любимова, Галина Афанасьева  
Л-93      Метрология, стандартизация и подтверждение качества: 
учебное пособие / Г. А. Любимова. – Волгоград: ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ, 2016. – 88 с.  
 
 
 
Учебное пособие по дисциплине «Метрология, стандартизация и 
подтверждение качества» рекомендовано методическим советом инженерно-технологического факультета Волгоградского государственного 
аграрного университета, протокол № 3 от 25 ноября 2015 года. 
 
Для студентов СПО по специальности «Механизация сельского 
хозяйства» и студентов высших учебных заведений.  
 
 
 
 
УДК 006  
ББК 30.10  
 
 
 
 
 
 
© ФГБОУ ВО Волгоградский  
государственный 
аграрный 
университет, 2016  
© Любимова Г. А., 2016  

2 

ВВЕДЕНИЕ  
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ В ОБЛАСТИ  
МЕТРОЛОГИИ  
 
Метрологией называют науку об измерениях, методах и 
средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.  
Единство измерений – состояние измерений, когда результаты 
выражены в принятых единицах, а погрешности измерений приняты с 
заданной вероятностью. Единство измерений необходимое для сравнения результатов измерений, проведенных в разных местах, в разное 
время, с использованием разных методов и средств измерения. Результаты при этом должны быть одинаковыми, независимо от использования методов и средств измерения. Точность измерений означает 
максимальную приближенность их результатов к истинному значению измеренной величины.  
Таким образом, одним из главных задач метрологии есть обеспечение единства и необходимой точности измерений на предприятиях области и государства.  
Прежде чем рассматривать различные методы, обеспечивающие 
единство измерений, необходимо определить основные понятия и категории. Поэтому в метрологии очень важно правильно использовать 
термины, необходимо определить, что именно подразумевается под 
тем или иным названием.  
Физическая величина. Под этим определением подразумевается свойство, общее в качественном отношении многим объектам, но в 
количественном отношении индивидуальное для каждого объекта. 
Или, следуя Леонарду Эйлеру, «величиной называется все, что способно увеличиваться или уменьшаться, или то, к чему можно нечто 
прибавить или отчего можно отнять».  
Вообще понятие «величина» многовидовое, т. е. относящееся не 
только к физическим величинам, являющимся объектами измерения. 
К величинам можно отнести количество денег, идей и т. п., т. к. к этим 
категориям применимо определение величины. По этой причине в 
стандартах (ГОСТ-3951-47 и ГОСТ-16263-70) приводится только понятие «физической величины», т. е. величины, характеризующей 
свойства физических объектов. В измерительной технике прилагательное «физическая» обычно опускается.  
Единица физической величины – физическая величина, которой по определению придано значение, равное единице. Ссылаясь еще 
раз на Леонарда Эйлера: «Невозможно определить или измерить одну 
величину иначе, как приняв в качестве известной другую величину 
этого же рода и указав соотношение, в котором она находится к ней». 

3 

Другими словами, для того чтобы охарактеризовать какую-либо физическую величину, нужно произвольно выбрать в качестве единицы 
измерения какую-либо другую величину того же рода.  
Мера – носитель размера единицы физической величины, т. е. 
средство измерения, предназначенное для воспроизведения физической величины данного размера. Типичными примерами мер являются 
гири, рулетки, линейки. В других видах измерений меры могут иметь 
вид призмы, вещества с известными свойствами и т. д. При рассмотрении отдельных видов измерения мы будем специально останавливаться на проблеме создания мер.  
Измерение – познавательный процесс, заключающийся в сравнении данной величины с известной величиной, принятой за единицу. 
Измерения подразделяют на:  
- прямые;  
- косвенные;  
- совокупные и совместные.  
Прямые измерения - процесс, при котором искомое значение 
величины находят непосредственно из опытных данных. Простейшие 
случаи прямых измерений - измерения длины линейкой, температуры 
- термометром, напряжения - вольтметром и т. п.  
Косвенные измерения - вид измерения, результат которых определяют из прямых измерений, связанных с измеряемой величиной 
известной зависимостью. Например, площадь можно измерить как 
произведение результатов двух линейных измерений координат, объем - как результат трех линейных измерений. Так же сопротивление 
электрической цепи или мощность электрической цепи можно измерить по значениям разности потенциалов и силы тока.  
Совокупные измерения - это измерения, в которых результат 
находят по данным повторных измерений одной или нескольких одноименных величин при различных сочетаниях мер или этих величин. 
Например, совокупными являются измерения, при которых массу отдельных гирь набора находят по известной массе одной из них и по 
результатам прямых сравнений масс различных сочетаний гирь.  
Совместными измерениями называют производимые прямые 
или косвенные измерения двух или нескольких неодноименных величин. Целью таких измерений является установление функциональной 
зависимости между величинами. Например, совместными будут измерения температуры, давления и объема, занимаемого газом, измерения 
длины тела в зависимости от температуры и т. д.  
Средство измерения - техническое средство, используемое при 
измерениях и имеющие нормированные метрологические характеристики. В число средств измерений входят меры, измерительные приборы, 

4 

измерительные установки, измерительные системы и преобразователи, 
стандартные образцы состава и свойств различных веществ и материалов. По временным характеристикам измерения подразделяются на:  
- статические, при которых измеряемая величина остается неизменной во времени;  
- динамические, в процессе которых измеряемая величина изменяется.  
По способу выражения результатов измерения подразделяются на:  
- абсолютные, которые основаны на прямых или косвенных измерениях нескольких величин и на использовании констант и в результате которых получается абсолютное значение величины в соответствующих единицах;  
- относительные измерения, которые не позволяют непосредственно выразить результат в узаконенных единицах, но позволяют найти отношение результата измерения к какой-либо одноименной величине с неизвестным в ряде случаев значением. Например, это может быть относительная влажность, относительное давление, удлинение и т. д.  
Основными характеристиками измерений являются: принцип 
измерения, метод измерения, погрешность, точность, достоверность и 
правильность измерений.  
Принцип измерений - физическое явление или их совокупность, положенные в основу измерений. Например, масса может быть 
измерена опираясь на гравитацию, а может быть измерена на основе 
инерционных свойств. Температура может быть измерена по тепловому излучению тела или по ее воздействию на объем какой-либо 
жидкости в термометре и т. д.  
Метод измерений - совокупность принципов и средств измерений. В у помянутом выше примере с измерением температуры измерения по тепловому излучению относят к неконтактному методу термометрии, измерения термометром есть контактный метод термометрии.  
Погрешность измерений - разность между полученным при 
измерении значением величины и ее истинным значением. Погрешность измерений связана с несовершенством методов и средств измерений, с недостаточным опытом наблюдателя, с посторонними влияниями на результат измерения. Подробно причины погрешностей и 
способы их устранения или минимизации рассмотрены в специальной 
главе, поскольку оценка и учет погрешностей измерений являются 
одним из самых важных разделов метрологии.  
Достоверность измерений - характеристика качества измерений, разделяющая все результаты на достоверные и недостоверные в 
зависимости оттого, известны или неизвестны вероятностные харак
5 

теристики их отклонений от истинных значений соответствующих величин. Результаты измерений, достоверность которых неизвестна, могут служить источником дезинформации.  
При выполнении различных работ по метрологическому обеспечению измерений используются специфические категории, которые 
тоже нуждаются в определении. Эти категории следующие:  
Аттестация - проверка метрологических характеристик (погрешности измерений, точности, достоверности, правильности) реального средства измерения.  
Сертификация - проверка соответствия средства измерения 
стандартам данной страны, данной отрасли с выдачей документасертификата соответствия. При сертификации кроме метрологических 
характеристик проверке подлежат все пункты, содержащиеся в научно-технической документации на данное средство измерения. Это могут быть требования по электробезопасности, по экологической безопасности, по влиянию изменений климатических параметров. Обязательным является наличие методов и средств поверки данного средства измерения.  
Поверка - периодический контроль погрешностей показаний 
средств измерения по средствам измерения более высокого класса 
точности (образцовым приборам или образцовой мере). Как правило, 
поверка заканчивается выдачей свидетельства о поверке или клеймлением измерительного прибора или поверяемой меры.  
Градуировка - нанесение отметок на шкалу прибора или получение зависимости показаний цифрового индикатора от значения измеряемой физической величины.  
Калибровка меры или набора мер - поверка совокупности однозначных мер или многозначной меры на различных отметках шкалы. Другими словами, калибровка - это поверка меры посредством совокупных измерений. Иногда термин «калибровка» употребляют как 
синоним поверки, однако калибровкой можно называть только такую 
поверку, при которой сравниваются несколько мер или деления шкалы между собой в различных сочетаниях.  
 
 
 
 
 
 
 
 

6 

КРАТКИЙ ИСТОРИЧЕСКИЙ ОБЗОР МЕТРОЛОГИИ  
 
Проблема обеспечения единства измерений имеет возраст, сопоставимый с возрастом человечества. Как только человек стал обменивать или продавать результаты своего труда, возник вопрос - как 
велик эквивалент этого труда и как велик продукт, представленный на 
обмен или продажу. Для характеристики этих величин использовались различные свойства продукта - размеры,- как линейные, так и 
объемные,- масса или вес, позднее цвет, вкус, состав и т. д. и т. п. Естественно, что в давние времена еще не существовало развитого математического аппарата, не было четко сформулированных физических законов, позволяющих охарактеризовать качество и стоимость 
товара. Тем не менее, проблема справедливой сбалансированной торговли была актуальна всегда. От этого зависело благосостояние общества, от этого же возникали войны.  
Развитие науки неразрывно связано с прогрессом в области измерений. Измерения - один из способов познания. Поэтому многие научные исследования сопровождаются измерениями, позволяющими установить количественные соотношения и закономерности изучаемых явлений. Д.И. Менделеев писал: "Наука начинается с тех пор, как начинают измерять; точная наука немыслима без меры". История науки знает примеры, говорящие о том, что прогресс в области измерений способствовал новым открытиям. В свою очередь, достижения науки способствовали совершенствованию методов и средств измерений. Например, достижения в области лазерной техники позволили создать новые приборы для измерения расстояний с высокой точностью.  
Имеется тесная связь между достижениями производства и возможностями измерительной техники. Любое современное производство немыслимо без точного, объективного контроля технологического 
процесса, осуществляемого с помощью средств измерений. Улучшение 
качества продукции и повышение производительности в значительной 
степени обусловлены тем, насколько хорошо оснащено и организовано 
измерительное хозяйство предприятия. Автоматизация производства 
также невозможна без измерений, так как нельзя управлять объектом, 
не имея информации об объекте. С другой стороны, достижения производства в области получения новых материалов, новых элементов с 
расширенными функциональными свойствами, новой технологии отражаются на характеристиках средств измерений, создаются возможности для разработки принципиально новых средств измерений.  
Потребность в измерениях возникла в древние времена, поскольку человеку в повседневной жизни приходилось измерять различные величины: расстояния, площади земельных участков, размеры 

7 

и массы предметов, время и т.п. Вначале это были примитивные измерения, которые зачастую производились на глаз. При этом человек 
сравнивал наблюдаемые им предметы, например, с размерами собственного тела, которое выполняло роль мер, воспроизводящих единицы различных величин. Таким образом, в те времена меры и единицы 
величин были произвольными, что затрудняло сравнение результатов 
измерений. С течением времени люди пришли к пониманию ценности 
специальных вещественных мер для измерений. Например, водяные 
часы использовали в качестве меры, воспроизводящей определенный 
интервал времени. Затем стали вводить в практику "естественные" 
меры. Такой мерой стала Земля, период вращения которой использовался для воспроизведения единицы времени.  
Дальнейшее развитие человеческого общества - развитие торговли и мореходства, появление промышленности, развитие наук требовали создания специальных технических средств - средств измерений различных величин.  
Меры длины на Руси и в России (XI – XIX вв)  
В Древней Руси (XI-первая половина XV в)  
Система древнерусских мер длины включала в себя следующие 
основные меры: версту, сажень, локоть, пядь.  

 
Пядь  
У наших предков слово "пядь" означало кисть руки (рис. 1). Первоначально под пядью понималась мера длины, равная максимальному 
расстоянию по прямой между концами вытянутых большого и указательного пальцев.  

 

 
 
Рисунок 1 – Пядь  
 
Пядь упоминается в описаниях путешествии русских паломников XII-XVI вв. Значение пяди (180-190 мм) было найдено из сравнения результатов измерений в 1389 году в Иерусалимском храме дьяконом Игнатием в пядях с результатами измерений в копии храма 
близ Истры. Пядь часто употребляли в обиходе для приближенного 
определения небольших длин, особенно размеров цилиндрических 
тел. Вещественного оформления пядь не имела — использовали кисть 

8 

руки. Разновидности пяди: "малая пядь" — расстояние между концами вытянутых большого и указательного пальцев (19 см); "пядь великая" — расстояние по прямой между вытянутыми большим пальцем и 
мизинцем руки (20-25 см); "пядь с кувырком" — длина малой пяди 
плюс 2 или 3 сустава указательного пальца (27 см).  

 
Локоть  
Локоть (рис. 2). Это наименование объясняется тем, что по происхождению данная мера представляла длину локтя — расстояние по 
прямой от локтевого сгиба до конца вытянутого среднего пальца руки.  

 

 
 
Рисунок 2 – Локоть  

 
Впервые локоть как мера длины упоминается в "Русской правде" Ярослава Мудрого: "мостнику, помостивше мост, взяти от дела, от 
десяти лакот ногата". В розничной торговле холстом, сукном, полотном локоть был основной мерой.  

 
Сажень  
Эта мера длины упоминается еще в "Слове о зачале КиевоПечерского монастыря" летописца Нестора, где за 1017 г. сообщается, 
что инок Илларион "искона себе печерку малу дву сажен".  
Наименование "сажень" происходит от глагола "сягать" ("досягать", "досягаемый"), и смысл его может быть наглядно проиллюстрирован примером косой сажени, которая представляла собой расстояние между подошвой левой ноги и концом вытянутого вверх среднего 
пальца правой руки, реально воспроизводя таким образом предел досягаемости для человека, стоящего на земле. Для определения значения древнерусской сажени большую роль сыграла находка в г. Тмутаракани камня, на котором была высечена славянскими буквами надпись: "В лето 6576 (1068 г.) индикта 6 дня, Глеб князь мерил море по 
леду от Тмутаракана до Кърчева 10000 и 4000 сажен". Из сравнения 
этого результата с измерениями топографов получено значение сажени 151,4 см. Сажень, представлявшая наиболее крупную овеществ
9