Технические измерения на транспорте. Поверка средств измерений линейных и угловых величин

 
 
 
 
 
 
 
 
 
А. М. Будюкин, Н. Ю. Шадрина, В. Г. Кондратенко 
 
 
 
 
 
 
ТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ НА ТРАНСПОРТЕ 
 
ПОВЕРКА СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ ЛИНЕЙНЫХ 
И УГЛОВЫХ ВЕЛИЧИН 
 
 
Учебник 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2026 

 
УДК 621.753 
ББК 34.41 
 
Б90 
 
 
 
 
Рецензенты: 
кандидат технических наук, доцент ФГБОУ ВО ПГУПС В. И. Родин; 
кандидат технических наук А. А. Эстлинг 
 
 
 
 
 
 
Будюкин, А. М. 
Б90   
Технические измерения на транспорте. Поверка средств измерений линейных и угловых величин : учебник / А. М. Будюкин, Н. Ю. Шадрина, 
В. Г. Кондратенко. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2026. – 328 с. : 
ил., табл. 
ISBN 978-5-9729-3021-0 
 
Рассмотрены основы метрологии и метрологического обеспечения единства измерений, методы обеспечения точности и результатов измерения, приведены метрологические службы Российской Федерации, занимающиеся обеспечением единства измерений; действие метрологических служб на транспорте, порядок проведения Государственного метрологического контроля и надзора; общие положения поверки средств 
измерения. Значительное внимание уделено рассмотрению методик проведения поверок средств измерения линейных и угловых величин: штангенциркулей; штангенглубиномеров; штангенрейсмасов; микрометров; индикаторов часового типа; скоб рычажных и с отсчетным устройством; гладких и резьбовых калибров и угломеров с нониусом. Приведены справочные материалы из стандартов, необходимые для проведения их поверок. 
Для изучения дисциплин «Метрология и стандартизация на транспорте», «Технические измерения на транспорте» студентами направлений 23.04.02 «Наземные  
транспортно-технологические комплексы», 23.03.03 «Эксплуатация транспортнотехнологических машин и комплексов». Может быть использован для подготовки 
студентов аналогичных специальностей. 
 
УДК 621.753 
ББК 34.41 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-3021-0 
” Будюкин А. М., Шадрина Н. Ю., Кондратенко В. Г., 2026 
 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2026 
 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2026 

 
 «Не делайте неправды в суде, в мере, в весе и в измерении:  
да будут у вас весы верные, гири верные, ефа верная и гин верный»  
Библия, Ветхий завет 
 
«Наука начинается с тех пор, как начинают измерять.  
Точная наука не мыслима без меры». 
 Д. И. Менделеев 
 
ВВЕДЕНИЕ 
 
Мировой рынок с присущей ему конкуренцией определяет обязательный 
учет проблем доверия потребителей, т. е. обеспечение безопасности и качества 
продукции, работ и услуг – задачи, стоящие перед любым предприятием, включая и транспорт. Метрология, технические измерения и стандартизация на 
транспорте являются инструментами для решения этих задач на основе технического законодательства и технических регламентов. 
Метрология как область практической деятельности зародилась в древности. На всем пути развития человеческого общества измерения были основой 
отношений людей между собой, с окружающими предметами, природой. При 
этом вырабатывались единые представления о размерах, формах, свойствах 
предметов и явлений, а также правила и способы их сопоставления. 
В начале 1840 г. во Франции была введена метрическая Система мер. Значимость метрической системы высоко оценил Д. И. Менделеев. В 1867 году с 
трибуны съезда русских естествоиспытателей он выступил с призывом содействовать подготовке метрической реформы в России. По его инициативе Петербургская академия наук предложила учредить международную организацию, которая 
обеспечивала бы единообразие средств измерений в международном масштабе. 
Это предложение получило одобрение, и в 1875 г. на Дипломатической метрологической конференции, проведенной в Париже, в которой участвовали 17 государств (в том числе Россия), была принята Метрическая конвенция. 
По мере унификации единиц измерений во многих государствах вводились законодательные нормы, которые защищали покупателей от недобросовестности производителей и распространителей товаров и услуг.  
Для обеспечения научно-технического прогресса метрология должна опережать в своем развитии другие области науки и техники, так как для каждой из них 
точные измерения являются одним из основных путей их совершенствования. 
В предлагаемом издании авторами обобщены и систематизированы данные собственных изданий, изданий других авторов, а также стандартов и других нормативных документов. 
Учебник предназначен для обучающихся по дисциплинам «Технические 
измерения на транспорте», «Метрология и стандартизация на транспорте» и 
определяет формирование у студентов необходимых компетенций, т. е. способностей применять знания, умения и навыки в указанных областях и видах профессиональной деятельности, причем эти знания необходимы как для специалистов, производящих продукцию, так и для специалистов по ее реализации и 
эксплуатации. 

 
 
 
ГЛАВА 1. ОСНОВЫ МЕТРОЛОГИИ 
 
1.1. Связи и характеристики основных элементов измерения 
 
Технический прогресс, совершенствование технологических процессов, 
производство точных, надежных и долговечных машин и приборов, повышение 
качества продукции, обеспечение взаимозаменяемости и кооперирования производства невозможны без развития метрологии и постоянного совершенствования техники измерений.  
Метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их 
единства, а также способах достижения требуемой точности. 
Важнейшая роль в решении указанных проблем отводится государственной метрологической службе, имеющей научно-исследовательские институты и 
разветвленную сеть лабораторий государственного надзора и других организаций. 
Метрология делится на три раздела: 
- теоретическая метрология (фундаментальные основы); 
- прикладная метрология (ее практическое применение); 
- законодательная метрология (комплекс норм, правил требований по 
применению единиц физических величин, эталонов, методов и средств измерений, направленных на обеспечение единства измерений и необходимой точности). 
 
Для обеспечения научно-технического прогресса метрология должна опережать в своем развитии другие области науки и техники, ибо для каждой из 
них точные измерения являются одним из основных путей их совершенствования. 
Объектами метрологии являются объекты и процессы окружающего мира, единицы величин, средства измерений, эталоны, методики выполнения измерений. 
Предметом метрологии являются измерения, их единство и точность. 
Основная цель метрологии – извлечение количественной информации о 
свойствах объектов и процессов с заданной точностью и достоверностью. 
Средства метрологии – совокупность средств измерений и метрологических стандартов, обеспечивающих их рациональное использование. 
Основные задачи метрологии: 
- развитие общей теории измерений; 
- установление единиц физических величин и их системы;  
- разработка методов и средств измерений, а также методов определения 
точности измерений;  
- обеспечение единства измерений, единообразие средств и требуемой точности измерения;  

 
- установление эталонов и образцовых средств измерений;  
- разработка методов передачи размеров единиц от эталонов или образцовых средств измерений рабочим средствам измерений и др. 
 
Измерение – нахождение значения физической величины опытным путем 
с помощью специальных технических средств. 
Цель измерений – получение оценки истинного значения измеряемой величины. Оценка может осуществляться методами вычисления неопределенности (ГОСТ Р 34100-2017 «Неопределенность измерения») или характеристик 
погрешности. Неопределенность измерений – параметр, связанный с результатом измерений и характеризующий рассеяние значений, которые могли бы 
быть обоснованно приписаны измеряемой величине. Последовательность действий при оценке характеристик погрешности и вычислении неопределенности 
измерений одинакова. 
Контроль – процесс сопоставления какой-либо величины с предписанными пределами. Методы контроля делят на поэлементный и комплексный. 
Поэлементный контроль – оценка отклонений каждого параметра изделия производится раздельно; при комплексном контроле производится оценка сразу 
нескольких параметров изделия или оценивается параметр, на который назначен комплексный допуск, ограничивающий погрешность нескольких параметров одновременно. 
На рис. 1.1 приведены связи основных элементов измерения. Далее в 
учебном пособии кратко охарактеризованы отдельные элементы измерения.  
 
1.2. Физическая величина 
 
Для количественного описания различных свойств процессов и физических тел вводится понятие величины.  
Величина – это свойство чего-либо, что может быть выделено среди других свойств и оценено тем или иным способом, в том числе и количественно. 
Величина не существует сама по себе, она имеет место лишь постольку, поскольку существует объект со свойствами, выраженными данной величиной. 
Величины можно разделить на реальные и идеальные. Идеальные величины главным образом относятся к математике и являются обобщением (моделью) конкретных реальных понятий. 
Реальные величины делятся, в свою очередь, на физические и нефизические. Физическая величина в общем случае может быть определена как величина, свойственная материальным объектам (процессам, явлениям). К нефизическим следует отнести величины, присущие общественным (нефизическим) 
наукам – философии, социологии, экономике и т. д. Проведя измерение, находят значение физической величины.  
 

 
 
 
Рис. 1.1. Основные элементы измерения 
 
Физическая величина (ФВ) – это одно из свойств физического объекта, 
общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них. 
Например, масса любого тела может быть выражена в килограммах, но 
каждого в отдельности тела – определенным значением (5, 15, 20,5 кг). Длина 
объектов машиностроения обычно выражается в миллиметрах, каждого в отдельности – в конкретных значениях (5, 25, 48 мм). 
Физические величины целесообразно разделить на измеряемые и оцениваемые. Измеряемые физические величины могут быть выражены количественно в виде определенного числа установленных единиц измерения. Возможность введения и использования последних является важным отличитель

 
ным признаком измеряемых физических величин. Физические величины, для 
которых по тем или иным причинам не может быть введена единица измерения, могут быть только оценены. Величины оценивают при помощи шкал. 
Нефизические величины, для которых единица измерения в принципе не 
может быть введена, могут быть только оценены. 
Для более детального изучения физических величин необходимо классифицировать и выявить общие метрологические особенности их отдельных 
групп. 
По видам явлений физические величины делятся на следующие группы: 
- вещественные, то есть описывающие физические и физико-химические 
свойства веществ, материалов и изделий из них. К этой группе относятся масса, плотность, электрическое сопротивление, емкость, индуктивность и др. 
Иногда указанные физические величины называют пассивными. Для их измерения необходимо использовать вспомогательный источник энергии, с помощью которого формируется сигнал измерительной информации. При этом 
пассивные физические величины преобразуются в активные, которые и измеряются; 
- энергетические, то есть величины, описывающие энергетические характеристики процессов преобразования, передачи и использовании энергии.  
К ним относятся ток, напряжение, мощность, энергия. Эти величины называют 
активными. Они могут быть преобразованы в сигналы измерительной информации без использования вспомогательных источников энергии; 
- хартакеризующие протекание процессов во времени. К этой группе относятся различного рода спектральные характеристики, корреляционные функции и др.  
 
 
По принадлежности к различным группам физических процессов физические величины делятся на пространственно-временные, механические, 
тепловые, электрические и магнитные, акустические, световые, физикохимические, ионизирующих излучений, атомной и ядерной физики. 
По степени условной независимости от других величин данной группы физические величины делятся на основные (условно независимые), производные (условно зависимые) и дополнительные. В настоящее время в системе 
СИ используется семь физических величин, выбранных в качестве основных: 
длина, время, масса, температура, сила электрического тока, сила света и количество вещества. К дополнительным физическим величинам относятся 
плоский и телесный углы. 
По наличию размерности физические величины делятся на размерные, 
то есть имеющие размерность, и безразмерные. 
 
1.2.1. Единица физической величины 
 
Важной характеристикой физической величины является ее размерность. 
Размерность ФВ отражает ее связь с основными ФВ, является ее качественной 

 
характеристикой и обозначается символом dim (dimension – размер). Размерность основных физических величин обозначается соответствующими заглавными буквами. Например, длина, масса и время: dim Ɛ =L, dim m = M, dim t = T. 
Размерность – качественная характеристика ФВ, а размер – количественная. 
Единицей физической величины называют физическую величину фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение, равное 
единице и которая применяется для количественного выражения однородных с 
ней физических величин. Род ФВ – это ее качественная определенность: 
например, за единицу длины принят метр, за единицу массы – килограмм и т. д. 
Развитие науки и техники в разных странах привело к появлению множества используемых мер, что вызвало значительные трудности при общении.  
Мера – средство измерения, предназначенное для воспроизведения и 
(или) хранения физической величины. Возникла необходимость разработки 
международной системы единиц физических величин на основе унификации и 
последующего обеспечения единства измерений. 
Под системой единиц физических величин понимают совокупность основных и производных единиц ФВ, образованную в соответствии с принятыми 
принципами. 
В разное время существовало несколько систем физических величин. Некоторые из них до сих пор используются в определенных областях науки и техники. 
Метрическая система мер – совокупность единиц физических величин, 
в основу которой положены две единицы: метр – единица длины, килограмм – 
единица массы. Отличительной особенностью метрической системы мер явился 
принцип десятичных соотношений в отношении кратных и дольных единиц. 
Метрическая система мер, введенная первоначально во Франции, получила во 
второй половине XIX в. международное признание. 
Система Гаусса. Впервые понятие системы единиц физических величин 
было введено немецким математиком К. Гауссом (1832 год). Идея Гаусса состояла в следующем. Сначала выбирается несколько величин, не зависящих 
друг от друга. Величины эти называют основными, а их единицы – основными 
единицами системы единиц. Основные величины выбираются так, чтобы, пользуясь формулами, выражающими связь между физическими величинами, можно было образовать единицы других величин. Единицы, полученные с помощью формул и выраженные через основные единицы, Гаусс назвал производными единицами.  
Пользуясь своей идеей, Гаусс построил систему единиц магнитных величин. Основными единицами этой системы были выбраны: миллиметр – единица 
длины, секунда – единица времени.  
Идеи Гаусса оказались весьма плодотворными. Все последующие системы единиц строились на предложенных им принципах. 
Система СГС построена на основе системы величин LMT. Основные 
единицы системы СГС: сантиметр – единица длины, грамм – единица массы, 
секунда – единица времени. В системе СГС с использованием указанных трех 

 
основных единиц установлены производные единицы механических и акустических величин. С использованием единицы термодинамической температу- 
ры – кельвина – и единицы силы света – канделы – система СГС распространяется на область тепловых и оптических величин. 
Система МКС. Основные единицы системы МКС: метр – единица длины, килограмм – единица массы, секунда – единица времени. Так же как и система СГС, система МКС построена на основе системы величин LMT. Эта система единиц была предложена в 1901 году итальянским инженером Джорджи 
и содержала кроме основных – производные единицы механических и акустических величин. Путем добавления в качестве основных единицы термодинамической температуры – кельвина – и силы света – канделы – систему МКС 
можно было распространить на область тепловых и световых величин. 
Система МТС. Система единиц МТС построена на основе системы величин LMT. Основные единицы системы: метр – единица длины, тонна – единица массы, секунда – единица времени. Система МТС была разработана во 
Франции и узаконена ее правительством в 1919 году. 
Система МТС была принята и в СССР, и в соответствии с государственным стандартом применялась более 20 лет (1933–1955 годах). Единица 
массы этой системы – тонна – по своему размеру оказалась удобной в ряде 
отраслей производства, имеющих дело со сравнительно большими массами. 
Система МТС имела и ряд других преимуществ. Во-первых, числовые значения плотности вещества при выражении ее в системе МТС совпадали с числовыми значениями этой величины при выражении ее в системе СГС 
(например, в системе СГС плотность железа 7,8 г/см3, в системе МТС –  
7,8 т/м3). Во-вторых, единица работы системы МТС – килоджоуль – имела 
простое соотношение с единицей работы системы МКС (1 кДж = 1000 Дж). 
Но размеры единиц подавляющего большинства производных величин в этой 
системе оказались неудобными на практике. В СССР система МТС была отменена в 1955 году. 
Система МКГСС. Система единиц МКГСС построена на основе системы величин LFT. Основные единицы ее: метр – единица длины, килограммсила – единица силы, секунда – единица времени. 
Килограмм-сила – сила, равная весу тела массой 1 кг при нормальном 
ускорении свободного падения g0 = 9,80665 м/с2. Эта единица силы, а также 
некоторые производные единицы системы МКГСС оказались удобными при 
применении их в технике. Поэтому система получила широкое распространение в механике, теплотехнике и ряде других отраслей производства. 
Основной недостаток системы МКГСС – весьма ограниченные ее возможности применения в физике. Существенным недостатком системы 
МКГСС является также то, что единица массы в этой системе не имеет простого десятичного соотношения с единицами массы других систем. С введением Международной системы единиц система МКГСС утратила свое значение. 

 
В настоящее время широко применяются две системы единиц: СИ и СГС 
(симметричная, или гауссова). Система СГС существует более 100 лет и до 
сих пор используется в точных науках – физике, астрономии. Однако ее все 
более теснит СИ – единственная система единиц физических величин, которая 
принята и используется в большинстве стран мира. Это обусловлено ее достоинствами и преимуществами перед другими системами единиц, к которым относятся: 
- универсальность, то есть охват всех областей науки и техники; 
- унификация всех областей и видов измерений; 
- когерентность величин; 
- возможность воспроизведения единиц с высокой точностью в соответствии с их определением; 
- упрощение записи формул в физике, химии, а также в технических 
науках в связи с отсутствием переводных коэффициентов; 
- уменьшение числа допускаемых единиц; 
- единая система образования кратных и дольных единиц, имеющих собственные наименования; 
- лучшее взаимопонимание при развитии научно-технических и экономических связей между различными странами. 
 
В 1954 году Х Генеральная конференция по мерам и весам установила 
шесть основных единиц (метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин и свеча) 
практической системы единиц. Система, основанная на утвержденных в  
1954 году шести основных единицах, была названа Международной системой 
единиц, сокращенно SI (SI – начальные буквы французского наименования 
Systeme International). Был утвержден перечень шести основных, двух дополнительных и первый список двадцати семи производных единиц, а также приставки для образования кратных и дольных единиц. 
Единая Международная система единиц (СИ) была принята XI Генеральной конференцией по мерам и весам (ГКМВ) в 1960 г. На территории 
нашей страны система единиц (СИ) действует с 1 января 1982 г. в соответствии с ГОСТ 8.407-81 (в настоящее время он заменен на ГОСТ 8.417-2024). 
СИ является логическим развитием предшествовавших ей систем единиц СГС, 
МКГСС и др. 
Основная единица физической величины – единица основной физической величины в данной системе единиц. 
Основные единицы физических величин системы СИ приведены в  
табл. 1.1 (ГОСТ 8.417-2024 «ГСИ. Единицы величин»).