Метрология и оценка соответствия как инструменты технического регулирования
Покупка
Новинка
Основная коллекция
Тематика:
Метрология
Издательство:
Сибирская пожарно-спасательная академия
Авторы:
Снежко Александра Александровна, Кононенко Елена Венедиктовна, Черкасский Григорий Александрович
Год издания: 2023
Кол-во страниц: 98
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
Профессиональное образование
Артикул: 837905.01.99
В пособии приведены актуализированные теоретические сведения из метрологии, стандартизации и подтверждения соответствия в сочетании с практическими заданиями и примерами для их выполнения, отвечающие требованиям компетентностной модели выпускника по специальности специалитета 20.05.01 Пожарная безопасность и направления подготовки 20.03.01 Техносферная безопасность. Особое внимание в пособии уделено изучению актуальных нормативных документов в области сертификации и лицензирования, в том числе, связанных с пожарной и техносферной безопасностью.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 20.03.01: Техносферная безопасность
- ВО - Специалитет
- 20.05.01: Пожарная безопасность
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ ФГБОУ ВО СИБИРСКАЯ ПОЖАРНО-СПАСАТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ ГПС МЧС РОССИИ Снежко А. А., Кононенко Е. В., Черкасский Г. А. МЕТРОЛОГИЯ И ОЦЕНКА СООТВЕТСТВИЯ КАК ИНСТРУМЕНТЫ ТЕХНИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ Учебное пособие Допущено Министерством Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий в качестве учебного пособия для курсантов, студентов и слушателей образовательных организаций МЧС России Железногорск 2023
УДК 006.91 ББК 30.10 Авторы: Снежко Александра Александровна, заведующая кафедрой общеинженерных дисциплин Сибирской пожарно-спасательной академии ГПС МЧС России, канд. техн. наук, доцент, Кононенко Елена Венедиктовна, профессор кафедры пожарной безопасности в строительстве Уральского института ГПС МЧС России, канд. физ.-мат. наук, ст. научный сотрудник, Черкасский Григорий Александрович, старший преподаватель кафедры пожарной безопасности в строительстве, подполковник вн. службы Уральского института ГПС МЧС России Рецензенты: Грибов Виктор Васильевич, кандидат технических наук (Уральский федеральный университет, Институт новых материалов и технологий, кафедра метрологии, стандартизации и сертификации) Загорулько Елена Александровна, кандидат технических наук, доцент (Воронежский институт повышения квалификации сотрудников ГПС МЧС России, кафедра пожарной безопасности) Снежко, А. А. Метрология и оценка соответствия как инструменты технического регулирования [Текст]: учебное пособие / А. А. Снежко, Е. В. Кононенко, Г. А. Черкасский – Железногорск: ФГБОУ ВО Сибирская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, 2023. – 98 с.: ил. ISBN В пособии приведены актуализированные теоретические сведения из метрологии, стандартизации и подтверждения соответствия в сочетании с практическими заданиями и примерами для их выполнения, отвечающие требованиям компетентностной модели выпускника по специальности специалитета 20.05.01 Пожарная безопасность и направления подготовки 20.03.01 Техносферная безопасность. Особое внимание в пособии уделено изучению актуальных нормативных документов в области сертификации и лицензирования, в том числе, связанных с пожарной и техносферной безопасностью. © ФГБОУ ВО Сибирская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, 2023 © Снежко А. А., Кононенко Е. В., Черкасский Г. А., 2023 2
СОДЕРЖАНИЕ Список сокращений…………………………………………………………...……….. Введение………………………………………………………………………...……….. 4 6 Глава 1 Метрология……………………………………………………………………. 8 Тема 1.1 Выражение размерности производных физических величин через единицы основных величин……………………………………………………………………… 8 Тема 1.2. Расчет абсолютной и относительной погрешностей результатов измерений………………………………………………………………………………... 17 Тема 1.3 Обработка результатов прямых и косвенных измерений…………………… 22 Тема 1.4 Использование обозначения класса точности средства измерений для оценивания погрешностей однократных измерений ………………………………….. 29 Тема 1.5. Выявление и исключение грубых погрешностей (промахов)……………… 35 Глава 2 Техническое регулирование………………………………................................ 41 Тема 2.1 Лицензирование как форма оценки соответствия работ и услуг в области обеспечения пожарной безопасности. …………………………………………………. 41 Тема 2.2 Алгоритм процедуры сертификации …...................................................................... 45 Тема 2.3 Анализ информации, содержащейся в сертификате..………………………. 66 Заключение……………………………………………………………………………… 93 Библиография…….…………………………………………………………………….. 95 3
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ АИЛ – аккредитованная испытательная лаборатория АОС – аккредитованный орган по сертификации ВНИИПО – Всероссийский научно-исследовательский институт противопожарной обороны ГМС – Государственная метрологическая служба ГОСТ – межгосударственный стандарт ГОСТ Р– национальный стандарт ГСИ – Государственная система обеспечения единства измерений ГСВЧ – Государственная служба времени, частоты и определения параметров вращения Земли ГССО – Государственная служба стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов ГСССД – Государственная служба стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов ЕАЭС – Евразийский экономический союз ЕСДП – Единая система допусков и посадок ЕСКД – Единая система проектно-конструкторской документации ЖЦ – жизненный цикл ИК – инспекционный контроль ИСО – Международная организация по стандартизации КИП – контрольно-измерительное и испытательное оборудование МВИ – методика выполнения измерений МИ – методика измерений МКТУ – Международный классификатор товаров и услуг МО – метрологическое обеспечение МП – методика поверки МС – Метрологическая служба МУ – методические указания МЭК – Международная электротехническая комиссия НД – нормативный документ НСОПБ – Национальный союз организаций в области обеспечения пожарной безопасности НСП – не исключенная систематическая погрешность ОЕИ – Обеспечение единства измерений ОКПД2 – общероссийский классификатор продукции по видам экономической деятельности» для обозначения и идентификации продукции с помощью 6-разрядного кода 4
ОКВЭД2 – общероссийский классификатор видов экономической деятельности» ПС – подтверждение соответствия РД – руководящий документ РМГ – Рекомендации по межгосударственной стандартизации РМИ – аттестованная методика (метод) измерений, используемая для оценки правильности результатов измерений, полученных с использованием других методик (методов) измерений одних и тех же величин СДС – система добровольной сертификации СДС ПБ МЧС России – система добровольной сертификации Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий в области пожарной безопасности СИ – средство измерения СКО – среднее квадратичное отклонение СМИБ – Система менеджмента информационной безопасности СО – стандартный образец СП – свод правил СТО – стандарт организации СУИБ – Система управления информационной безопасностью СМК – система менеджмента качества ТК – технический комитет ТН ВЭД ЕАЭС – классификатор «Товарная номенклатура внешнеэкономической деятельности Евразийского экономического союза» ФСА – федеральная служба аккредитации ФГМН – Федеральный государственный метрологический надзор ФГПН – Федеральный государственный пожарный надзор 5
ВВЕДЕНИЕ Учебные планы Сибирской пожарно-спасательной академии ГПС МЧС России и Уральского института ГПС МЧС России по программам специалитета 20.05.01 Пожарная безопасность и направления подготовки 20.03.01 Техносферная безопасность, а также рабочие программы учебных дисциплин «Метрология, стандартизация и сертификация», «Основы технического регулирования в области пожарной безопасности», «Техническое регулирование в области пожарной безопасности» предусматривают теоретическое изучение и практическое освоение общих законов и средств и методов измерений, обеспечения их единства и достоверности, обращения с измерительной информацией. Для направления подготовки 20.03.01 «Техносферная безопасность» учебное пособие формирует необходимую в профессиональной деятельности выпускников способность обоснованно применять правовые основы технического регулирования в области пожарной безопасности, выбирать и применять средства и методики измерений, а также формы оценки соответствия объектов защиты (продукции) установленным требованиям. Подготовка по программе специалитета 20.05.01 предполагает, в том числе, приобретение обучающимися знаний и практических навыков, необходимых для организации испытаний и измерений средств обеспечения пожарной безопасности и пожаротушения, обработки и представления их результатов, оценки подлинности документов по подтверждению соответствия. В учебном пособии представлены краткие теоретические сведения, отражающие современные подходы к обеспечению качества измерений, и содержащие информацию о тенденциях развития таких инструментов технического регулирования как стандартизация, оценка и подтверждение соответствия действующим техническим регламентам. Текст пособия состоит из двух глав: «Метрология» и «Техническое регулирование». В первой главе рассмотрены практически значимые вопросы получения, обработки, представления, восприятия и интерпретации результатов измерений. Во второй главе представлены действующие правила проведения оценки соответствия в формах лицензирования и сертификации. Особое внимание уделено общим приемам и отличиям широко применяемых в области обеспечения пожарной безопасности видов взаимодействия заинтересованных лиц с независимыми компетентными органами, принимающими решение о соответствии. Учтены особенности подтверждения соответствия объектов требованиям национального и международного технических регламентов по пожарной безопасности, 6
применяемых в Российской Федерации, приведены формы основных документов, возникающих в процессе сертификации, а также некоторые критерии оценки подлинности итоговых документов. Вся необходимая информация приведена в тексте. В конце каждой темы имеются вопросы, отражающие объем и содержание изученного материала, предназначенные для самооценки усвоения материала, что особенно важно при дистанционном обучении и использовании учебного пособия при заочной форме обучения. Кроме того, по ряду тем, предполагающих выполнение практических заданий, приведены материалы, позволяющие преподавателю дисциплины выбрать необходимое количество заданий с учетом содержания занятий. Все необходимые для проведения занятий нормативные документы с обозначениями и наименованиями, достаточными для поиска их в сети Интернет, проверены на доступность; даже если практические занятия проводятся вне компьютерного класса, эта информация может быть получена и проанализирована с помощью преподавателя на персональных мобильных устройствах. В конце учебного пособия приведен необходимый и достаточный перечень правовых документов и нормативных документов по стандартизации для усвоения материала дисциплины. 7
ГЛАВА 1 МЕТРОЛОГИЯ Тема 1.1 Выражение размерности производных физических величин через единицы основных Методические рекомендации Занятие направлено на изучение теоретических основ и приобретение практических навыков по теории размерностей. Рекомендуется ознакомиться с положениями теории применительно к единицам измерений основных и производных физических величин, ответить на контрольные вопросы. Следует изучить приведенные примеры, что при выполнении индивидуальных заданий сформирует практические навыки при работе с размерностями для проверки правильности решения технических задач и построения причинноследственных связей прикладного характера. Теоретические сведения Анализ размерности (от английского Dimensional analysis – «размерный анализ» или «пространственное изучение») – инструмент, используемый в физике, химии, технике, экономике для построения обоснованных гипотез о взаимосвязи различных параметров изучаемой системы. Например, при решении задач по физике преподаватели часто рекомендуют сначала решать в общем виде, затем подставить наименования величин, входящих в полученную формулу, и убедиться, что искомая величина получается в тех единицах, которые ей присущи и только потом аккуратно подставить числовые значения. Это один из вариантов практического применения «теории размерностей», которая базируется на достижениях современной физики и собственных расчетных методов. Анализ размерностей впервые методически изложен в 1908 году Н. А. Морозовым в монографии «Основы качественного физико-математического анализа и новые физические факторы, обнаруживаемые им в различных явлениях природы». Основное уравнение измерения в простейшем виде записывается следующим образом: Q = q [Q]. Здесь Q – измеряемый размер физической величины, оценка которого представлена в виде некоторого числа принятых для нее единиц; [Q] – качественная и количественная характеристика: с одной стороны, наименование дает представление о том, что именно измерено, с другой стороны – об установленном размере измеряемой величины, принятом за единицу. Числовое значение физической величины q – это отвлеченное число, выражающее отношение значения величины к соответствующей единице 8
данной физической величины – сколько размеров единицы укладывается в измеренном размере физической величины (М = 0,1 кг или М = 100 г в зависимости от размера единицы). Производные единицы получаются из основных единиц системы с помощью уравнений связи – физических уравнений, в которые вводят размерности основных (а иногда – производных) единиц, чтобы получить результат. В международной системе единиц SI в уравнение связи могут входить физические константы, которые обязательно имеют собственную размерность. Согласно анализу размерностей, значение производной физической величины Q можно выразить через значения основных величин. Пусть, например, Q образуется путем перемножения двух основных величин А и В. Тогда, 𝑞⋅[𝑄] = 𝑎⋅[𝐴] ⋅𝑏⋅[𝐵], а производная единица может быть выражена через основные единицы с помощью соотношения: 𝒂⋅𝒃 [𝑸] = 𝒒⋅[𝑨] ⋅[𝑩]. Если же производная величина Q образуется посредством деления основных величин А и В, то 𝑎⋅[𝐴] 𝑞⋅[𝑄] = 𝑏⋅[𝐵], и производная единица выражается через основные следующим образом: 𝑎 [𝑄] = 𝑞⋅𝑏⋅[𝐴] ⋅[𝐵]−1. В общем случае производные единицы выражаются через основные с помощью степенного одночлена: [𝑄] = 𝑘⋅[𝐴]𝛼⋅[𝐵]𝛽⋅[𝐶]𝛾…, где k – коэффициент пропорциональности. В когерентной системе единиц SI коэффициенты k тождественно равны единице, возможными множителями являются только именованные константы. В целом с размерностями происходит то же, что с величинами, входящими в формулу: умножение, деление, возведение в степень. Для размерности производных величин используется обозначение dim – от упомянутого выше dimension, а для основных – сокращения в виде заглавных букв латинского алфавита в соответствии с таблицей 1. Таблица 1 – Основные единицы физических величин Величина Единица Обозначение Наименовани Размерност Рекомендуемо Наименовани Русско Международно е ь е обозначение е е е Основные Длина L l метр м m Масса M m килограмм кг kg 9
Продолжение таблицы 1 Величина Единица Обозначение Время T t секунда с S Сила I I ампер А А электрического тока Термодинамическая Q Т кельвин К К температура Количество N n, v моль моль mol вещества Сила света J J кандела кд cd Пример 1. Требуется выразить размерность производной единицы - силы – через основные единицы системы SI. Решение. Необходимо выбрать наиболее простое уравнение связи; это второй закон Ньютона F = ma, где m – масса тела (М); a – ускорение – LT-2. В итоге получаем dim F = L∙M∙Т -2, отсюда [F] = м·кг∙с-2. Эта единица называется ньютон (Н): 1 Н = 1 м·кг·с-2. Пример 2. В результате наблюдений установлено, что при движении по окружности сила F, прижимающая тело к опоре, в какой-то степени зависит от его скорости v, массы m и радиуса окружности r: 𝐹= 𝑚𝛼⋅𝑣𝛽⋅𝑟𝛾. Каков вид этой зависимости? Решение. На основании алгебры размерностей: 𝑑𝑖𝑚𝐹= 𝑑𝑖𝑚𝛼𝑚⋅𝑑𝑖𝑚𝛽𝑣⋅𝑑𝑖𝑚𝛾𝑟, С другой стороны, 𝑑𝑖𝑚𝐹= 𝐿⋅𝑀⋅𝑇−2. Отсюда: 𝐿⋅𝑀⋅𝑇−2 = 𝑀𝛼⋅(𝐿⋅𝑇−1)𝛽⋅𝐿𝛾= 𝐿𝛽+𝛾⋅𝑀𝛼⋅𝑇−𝛽, следовательно, показатели размерности удовлетворяют уравнениям: 𝛽+ 𝛾= 1, 𝛼= 1, - 𝛽= -2, решение которых: α = 1; β = 2; γ = -1. Таким образом, формула должна иметь вид 𝑚𝑣2 𝐹= 𝑟. К выводу этой зависимости на основе законов механики был близок Галилео Галилей, но первым ее установил Гюйгенс. 10
Теория размерностей повсеместно применяется для оперативной проверки правильности сложных формул. Если размерности левой и правой частей уравнения не совпадают, то в выводе формулы, к какой бы области знаний она ни относилась, следует искать ошибку. Документы, приведенные ниже, можно применять в качестве основных справочных данных при решении обоих типов задач на работу с размерностями: ПП РФ от 31.10.2009 № 879 «Об утверждении Положения о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации» (с изменениями на 15 августа 2015 года); ГОСТ 8.417-2002 «ГСИ. Единицы величин». Следует отметить, что в настоящее время (с 2019 года в России) используются новые определения основных величин Международной системы SI: Единица длины – метр – длина пути, которую проходит свет в вакууме за 1/299792458 долю секунды – значит, нужно точно знать скорость света! Метр и секунда были переопределены через скорость света (свет проходит точно 299 792 458 метров за секунду) и излучение охлажденного атома цезия (строго 9 192 631 770 периодов излучения за секунду). Единица массы – килограмм – ранее определялась как масса, равная массе международного прототипа килограмма. Теперь килограмм определяют в результате деления постоянной Планка, на 6,626070040 · 10−34 м2·с−1. Это означает, что можно не иметь физический эталон килограмма, но нужно очень точно знать постоянную Планка: h = 6,626070040 ·10−34 Дж‧с. Единица времени – секунда – продолжительность 9192631770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя уровнями сверхтонкой структуры основного состояния атома цезия-133 при отсутствии возмущения со стороны внешних полей. Единица силы электрического тока – ампер – раньше определялась как сила не изменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого круглого сечения, расположенными на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, создал бы между этими проводниками силу, равную 2·10-7 Н на каждый метр длины. Известно, что сила тока – это электрический заряд, протекающий через поперечное сечение проводника за единицу времени 𝐼= 𝑞 𝑡; 1𝐴= 1Кл 1с Анализ известных физических формул показывает, что ампер, кельвин и моль привязаны к элементарному электрическому заряду, постоянной Больцмана и постоянной Авогадро; это использовано в новых определениях. Теперь один ампер – это электрический ток, соответствующий потоку 1/1,6021766208 × 10−19 элементарных электрических зарядов в секунду. Для выражения единицы требуется точное знание заряда электрона. 11