Метрология
Покупка
Основная коллекция
Тематика:
Метрология
Издательство:
Издательство ФОРУМ
Авторы:
Бавыкин Олег Борисович, Вячеславова Ольга Федоровна, Грибанов Дмитрий Дмитриевич, Зайцев Сергей Алексеевич, Парфеньева Ирина Евгеньевна, Толстов Андрей Николаевич
Год издания: 2024
Кол-во страниц: 522
Дополнительно
Вид издания:
Учебник
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-00091-790-9
ISBN-онлайн: 978-5-16-107372-8
Артикул: 108800.09.01
Доступ онлайн
В корзину
Изложены основные положения теоретической, прикладной и законодательной метрологии. Рассмотрены теоретические основы и прикладные вопросы метрологии на современном этапе, исторические аспекты и положения метрологии нанотехнологий и квантовых процессов как особого вида измерений физических величин. Представлены основные положения Федерального закона от 26 июня 2008 г. № 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений».
Соответствует требованиям Федеральных государственных образовательных стандартов высшего образования последнего поколения.
Для студентов высших технических учебных заведений, обучающихся по техническим специальностям, в качестве учебника по общепрофессиональным и специальным дисциплинам, а также для лиц, интересующихся вопросами измерений и метрологического обеспечения.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 07.03.02: Реконструкция и реставрация архитектурного наследия
- 07.03.03: Дизайн архитектурной среды
- 07.03.04: Градостроительство
- 08.03.01: Строительство
- 09.03.01: Информатика и вычислительная техника
- 09.03.02: Информационные системы и технологии
- 09.03.03: Прикладная информатика
- 09.03.04: Программная инженерия
- 10.03.01: Информационная безопасность
- 11.03.01: Радиотехника
- 11.03.02: Инфокоммуникационные технологии и системы связи
- 11.03.03: Конструирование и технология электронных средств
- 11.03.04: Электроника и наноэлектроника
- 12.03.01: Приборостроение
- 12.03.02: Оптотехника
- 12.03.03: Фотоника и оптоинформатика
- 12.03.04: Биотехнические системы и технологии
- 12.03.05: Лазерная техника и лазерные технологии
- 13.03.01: Теплоэнергетика и теплотехника
- 13.03.02: Электроэнергетика и электротехника
- 13.03.03: Энергетическое машиностроение
- 14.03.01: Ядерная энергетика и теплофизика
- 14.03.02: Ядерные физика и технологии
- 15.03.01: Машиностроение
- 15.03.02: Технологические машины и оборудование
- 15.03.03: Прикладная механика
- 15.03.04: Автоматизация технологических процессов и производств
- 15.03.05: Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств
- 15.03.06: Мехатроника и роботехника
- 16.03.01: Техническая физика
- 16.03.02: Высокотехнологические плазменные и энергетические установки
- 16.03.03: Холодильная, криогенная техника и системы жизнеобеспечения
- 17.03.01: Корабельное вооружение
- 18.03.01: Химическая технология
- 18.03.02: Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии
- 19.03.01: Биотехнология
- 19.03.02: Продукты питания из растительного сырья
- 19.03.03: Продукты питания животного происхождения
- 19.03.04: Технология продукции и организация общественного питания
- 20.03.01: Техносферная безопасность
- 20.03.02: Природообустройство и водопользование
- 21.03.01: Нефтегазовое дело
- 21.03.02: Землеустройство и кадастры
- 21.03.03: Геодезия и дистанционное зондирование
- 22.03.01: Материаловедение и технологии материалов
- 22.03.02: Металлургия
- 23.03.01: Технология транспортных процессов
- 23.03.02: Наземные транспортно-технологические комплексы
- 23.03.03: Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов
- 24.03.01: Ракетные комплексы и космонавтика
- 24.03.02: Системы управления движением и навигация
- 24.03.03: Баллистика и гидроаэродинамика
- 24.03.04: Авиастроение
- 24.03.05: Двигатели летательных аппаратов
- 25.03.01: Техническая эксплуатация летательных апаратов и двигателей
- 25.03.02: Техническая эксплуатация авиационных электросистем и пилотажно-навигационных комплексов
- 25.03.03: Аэронавигация
- 25.03.04: Эксплуатация аэропортов и обеспечение полетов воздушных судов
- 26.03.01: Управление водным транспортом и гидрографическое обеспечение судоходства
- 26.03.02: Кораблестроение, океанотехника и системотехника объектов морской инфраструктуры
- 27.03.01: Стандартизация и метрология
- 27.03.02: Управление качеством
- 27.03.03: Системный анализ и управление
- 27.03.04: Управление в технических системах
- 27.03.05: Инноватика
- 28.03.01: Нанотехнологии и микросистемная техника
- 28.03.02: Наноинженерия
- 28.03.03: Наноматериалы
- 29.03.01: Технология изделий легкой промышленности
- 29.03.02: Технологии и проектирование техстильных изделий
- 29.03.03: Технология полиграфического и упаковочного производства
- 29.03.04: Технология художественной обработки материалов
- 29.03.05: Конструирование изделий легкой промышленности
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
МЕТРОЛОГИЯ Под общей редакцией С.А. Зайцева 3-е издание, переработанное и дополненное УЧЕБНИК Москва 202ИНФРА-М Рекомендовано Учебно-методическим советом ВО в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по техническим направлениям подготовки (квалификация (степень) «бакалавр»)
УДК 006.91(075.8) ББК 30.10я73 М54 М54 Метрология : учебник / О.Б. Бавыкин, О.Ф. Вячеславова, Д.Д. Гри- банов [и др.] ; под общ. ред. С.А. Зайцева. — 3-е изд., перераб. и доп. — Москва : ФОРУМ : ИНФРА-М, 2024. — 522 с. — (Высшее образование). — DOI 10.12737/textbook_5be96d68d333e2.71218396. ISBN 978-5-00091-790-9 (ФОРУМ) ISBN 978-5-16-018796-9 (ИНФРА-М, print) ISBN 978-5-16-107372-8 (ИНФРА-М, online) Изложены основные положения теоретической, прикладной и законо- дательной метрологии. Рассмотрены теоретические основы и прикладные вопросы метрологии на современном этапе, исторические аспекты и положения метрологии нанотехнологий и квантовых процессов как особого вида измерений физических величин. Представлены основные положения Федерального закона от 26 июня 2008 г. № 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений». Соответствует требованиям Федеральных государственных образова- тельных стандартов высшего образования последнего поколения. Для студентов высших технических учебных заведений, обучающихся по техническим специальностям, в качестве учебника по общепрофессиональным и специальным дисциплинам, а также для лиц, интересующихся вопросами измерений и метрологического обеспечения. УДК 006.91(075.8) ББК 30.10я73 Р е ц е н з е н т ы: Усов С.В., доктор технических наук, профессор, академик Россий- ской академии космонавтики имени К.Э. Циолковского; Когут Ю.Б., кандидат технических наук, главный метролог Науч- но-производственного центра автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина ISBN 978-5-00091-790-9 (ФОРУМ) ISBN 978-5-16-018796-9 (ИНФРА-М, print) ISBN 978-5-16-107372-8 (ИНФРА-М, online) © Коллектив авторов, 2011 © Коллектив авторов, 2019, с изменениями © ФОРУМ, 2019
Авторский коллектив Бавыкин О.Б., кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры « Стандартизация, метрология и сертификация» Московского политехнического университета (подпараграф 2.2.8); Вячеславова О.Ф., доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Стандартизация, метрология и сертификация» Московского политехнического университета (параграф 2.8; гл. 3 и 4, приложения 4—7); Грибанов Д.Д., кандидат технических наук, профессор (гл. 1; параграф 2.1, подпараграфы 2.2.1—2.2.7, параграф 2.4, приложения 2 и 3); Зайцев С.А., кандидат технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Стандартизация, метрология и сертификация» Московского политехнического университета (предисловие, введение, параграфы 2.2—2.7, 2.11); Парфеньева И.Е., кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Стандартизация, метрология и сертификация» Московского политехнического университета (гл. 5, приложение 1); Толстов А.Н., доцент, доцент кафедры «Стандартизация, метрология и сертификация» Московского политехнического университета ( параграфы 2.9 и 2.10).
Список принятых сокращений АСМ — атомно-силовой микроскоп АЦП — аналого-цифровой преобразователь ГСВЧ — Государственная служба времени, частоты и определения параметров вращения Земли ГСИ — государственная система обеспечения единства измерений ГССО — Государственная служба стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов Российской Федерации ГСССД — Государственная служба стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов ГНМЦ — государственные научные метрологические центры ГЭ — государственный эталон ЗИ — запасной инструмент ЗИП — запасные индивидуальные принадлежности ИДМ — измерительная двухкоординатная машина ИИС — информационно-измерительная система ИО — испытательное оборудование КД — конструкторская документация КМ — квантовая метрология МА — метрологическая аттестация МБМВ — Международное бюро мер и весов МКМВ — Международный комитет мер и весов МВИ — методика выполнения измерений Ме — медиана МИ — методические инструкции МНК — метод наименьших квадратов МО — метрологическое обеспечение Мо — мода МС — метрологическая служба Мс — масс-спектрометр МУ — методические указания MX — метрологические характеристики МЭ — метрологическая экспертиза НД — нормативный документ НСП — неисключенные остатки систематической погрешности НТД — нормативно-технический документ НТП — научно-технический прогресс НТХ — нормируемые технические характеристики ОЕИ — обеспечение единства измерений
Пд — полупроводниковый детектор ПМ — программа-методика ПР — правила ПТИ — показатели точности измерений РСИ — Российская система измерений СВ — случайная величина СЗМ — сканирующая зондовая микроскопия СИ — Международная система единиц; средство измерений СКО — среднее квадратичное отклонение СТМ — сканирующий туннельный микроскоп СТО — стандарт организации ТД — технологическая документация ТЗ — техническое задание ТКС — температурный коэффициент сопротивления ТТЗ — тактико-техническое задание ТТХ — тактико-технические характеристики ТУ — технические условия УВТ — установка высшей точности ФВ — физическая величина ФР — функция распределения ЦАП — цифро-аналоговый преобразователь ЦИП — цифровой измерительный прибор
Предисловие В последнее время резко возросла роль метрологии во всех областях науки и техники. Без надлежащей организации метрологического обеспечения, включающего в себя обеспечение единства измерений, применения современных средств и методов измерений невозможно обеспечить требуемое качество продукции. А для этого необходимы специалисты высокой квалификации. Кроме того, требуются квалифицированные специалисты и в области законодательной, прикладной и теоретической метрологии, включая теорию измерений. Имеющиеся по этим вопросам материалы рассредоточены в многочисленных источниках. Цель настоящей работы — объединить разрозненные сведения по метрологии в единый для технических вузов учебник. Здесь изложены основы метрологии, теории и средств измерений, сведения о методах и способах достижения требуемой точности при проведении измерений не только в области машиностроения, но и при измерении квантовых процессов. Учебник предназначен для преподавателей и студентов технических вузов, а также лиц, интересующихся вопросами измерений и метрологического обеспечения. Первый раздел посвящен теоретической метрологии, второй — вопросам прикладной метрологии, в третьем и четвертом разделах излагаются основы метрологии нанотехнологий, квантовых процессов, в пятом освещены законодательные вопросы. В результате освоения настоящего учебника обучающийся должен: знать нормативно-техническую документацию в части законодательной метрологии; терминологию, основные понятия и определения, основные закономерности, действующие в области, относящейся к метрологии и метрологическому обеспечению производственных процессов; организационные, научные и методические основы метрологического обеспечения, правовые основы обеспечения единства измерений; основные тенденции в области совершенствования средств и методов управления качеством; методы, способы и средства получения, хранения и переработки информации; этапы жизненного цикла продукции (услуги); уметь применять знания по метрологическому обеспечению технологических процессов; использовать физические закономерности для решения задач по созданию и совершенствованию
системы управления качеством с применением результатов измерений; осуществлять выбор средств измерений для количественной оценки нормируемых параметров продукции; организовать правильную эксплуатацию средств измерений организации; проводить метрологическую экспертизу конструкторской и технологической документации; анализировать условия проведения измерений; вырабатывать организационно-административные и технические решения для совершенствования системы качества; оценивать эксплуатационную документацию выпускаемой продукции на соответствие требованиям действующей правовой и нормативной документации; владеть современными методами контроля качества продукции и ее сертификации; методами статистической обработки информации для ее анализа и принятия решений; основными методами, способами и средствами получения, хранения и переработки измерительной информации; методами и средствами анализа состояния и динамики объектов деятельности; знаниями задач своей профессиональной деятельности, их характеристики (модели), характеристики методов, средств, технологий, алгоритмов решения этих задач; знаниями по прогнозированию динамики, тенденций развития системы метрологического обеспечения производственных процессов, их задач и проблем, использованию для этого формализованных моделей и методов.
Введение Каждый человек ежедневно так или иначе сталкивается с метрологией. Азы метрологии были известны еще в глубокой древности. В первом отечественном труде по метрологии Ф.И. Петрушевского «Общая метрология», изданном в 1849 г., приводятся ее описательные функции: «Метрология есть описание всякого рода мер по их наименованиям, подразделениям и взаимному отношению». В течение тысячелетий люди применяли в своей деятельности только меры длины, площади, объема, массы (веса) и времени. Поэтому наука многие годы ограничивалась описанием и рассмотрением этих мер. Нередко сюда включали и монеты как меры ценности. В дальнейшем в связи с усложнением задач, стоящих перед метрологией, это понятие изменилось. К 1949 г. под метрологией понималось учение о единицах и эталонах, а также учение об измерениях, приводимых к эталонам. Рекомендациями по межгосударственной стандартизации РМГ 29—2013 «ГСИ. Метрология. Основные термины и определения» было закреплено следующее определение: метрология (от греч. metron — мера и logos — учение) — наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Тем самым был сделан шаг в сторону практического приложения — обеспечение единства измерений в стране. На важность этого вопроса указывали многие крупные ученые. Так, основоположник отечественной метрологии Д.И. Менделеев писал: «В природе мера и вес — главные орудия познания, и нет столь малого, от которого не зависело бы все крупнейшее». Он справедливо полагал, что «наука начинается с тех пор, как начинают измерять. Точная наука немыслима без меры». В настоящее время объектами метрологии являются все единицы измерения величин (механические, электрические, тепловые и пр.), все средства, виды и методы измерений, т.е. все, что необходимо для обеспечения единства измерений и организации метрологического обеспечения на всех этапах жизненного цикла изделий и научных исследований. Современная метрология как наука, опирающаяся на достижения других наук, методы и средства измерений, в свою очередь способствует их развитию. Метрология используется во всех областях человеческой деятельности. Нет такой области, где можно было бы обойтись без количественных оценок, получаемых в результате измерений. Измерения являются основой познания природы человеком и научных знаний, используются для учета матери-
альных ресурсов, обеспечения требуемого качества продукции, взаимозаменяемости деталей и узлов, совершенствования технологий, автоматизации производства, стандартизации, охраны здоровья и обеспечения безопасности людей и их имущества. От степени метрологического обеспечения зависит достижение требуемого качества продукции. Для этого необходимы правильное определение параметров используемых материалов и изделий, поддержание заданных технологических режимов, обеспечение правильной обработки результатов измерений и т.п. Нарушение единства измерений, их неправильная организация и недостаточная точность могут привести к большим потерям и даже стать причиной катастроф. Измерение — процесс экспериментального получения одного или более значений величины, которые могут быть обоснованно приписаны величине. Измерение подразумевает сравнение величин или включает счет объектов. Оно предусматривает описание величины в соответствии с предполагаемым использованием результата измерения, методику измерения и средство измерения, функционирующее в соответствии с регламентированной методикой измерения и с учетом условий измерения. Наблюдение при измерении — операции, осуществляемые при измерении и имеющие целью своевременное и правильное проведение отсчета показаний средства измерения. В промышленности, например в металлургии, значительная часть измерений составов веществ все еще проводится путем качественного анализа. При этом погрешности нередко в несколько раз превышают разницу между количествами отдельных компонентов, на которые должны отличаться друг от друга металлы различных марок и другие материалы, что отрицательно сказывается на качестве выпускаемой продукции. Можно выделить три основных назначения измерений: 1) измерения величин, технических параметров, характеристик процессов, состава и свойств веществ, проводимых при научных исследованиях, испытаниях и контроле продукции, в медицине, сельском хозяйстве, машиностроении и других отраслях экономики; 2) измерения, проводимые для контроля и регулирования технологических процессов; 3) учет продукции, исчисляющийся по массе, длине, объему, мощности, количеству энергии и т.д. для обеспечения нормального функционирования транспорта и связи.
Повышение значения измерений в современном производстве требует значительного увеличения доли затрат на метрологическое обеспечение в общем объеме капитальных вложений. В последние годы существования СССР на метрологическое обеспечение уходило от 10 до 15% всех затрат на выпуск продукции. А на метрологическое обеспечение программы «Аполлон» они составили около 60% от стоимости всей программы. В Японии в некоторых областях промышленности затраты на метрологическое обеспечение в 2—2,5 раза выше, чем затраты на выпуск продукции, что гарантирует ее высокое качество. Неправильный подход к метрологическому обеспечению нередко не только влечет за собой ухудшение качества продукции, но и ставит вопрос о возможности ее дальнейшего выпуска. В отечественной литературе ряд авторов выделяет такие разделы метрологии, как «Теоретическая метрология», «Прикладная (или практическая) метрология» и «Общая метрология». В свое время эти понятия были определены ГОСТ 16263—70. Такое деление в значительной степени условно. В настоящее время в соответствии с РМГ 29—2013 эти разделы определяются так. Теоретическая метрология — раздел метрологии, предметом которого является разработка фундаментальных основ метрологии (иногда применяют термин фундаментальная метрология). Законодательная метрология — раздел метрологии, предметом которого является установление обязательных технических и юридических требований по применению единиц величин, эталонов, методов и средств измерений, направленных на обеспечение единства и требуемой точности измерений. Практическая (прикладная) метрология — раздел метрологии, предметом которого являются вопросы практического применения разработок теоретической метрологии и положений законодательной метрологии. Платформой метрологического обеспечения (МО) является метрология как наука, а организационной основой МО — метрологические службы: государственная, федеральных органов исполнительной власти, юридических лиц, Вооруженных Сил Российской Федерации. Нормативной базой МО являются система стандартов государственной системы обеспечения единства измерений, правила ( ПР) государственных метрологических институтов, методические указания (МУ), методические инструкции (МИ), стандарты организаций (СТО), технические условия (ТУ). Технической основой МО являются средства измерений и вспомогательное оборудование.
Доступ онлайн
В корзину