1. Роль и значение единства измерений в научных исследованиях и на производстве.
2. Основные этапы развития метрологии.
3. Объекты метрологии. Основные понятия и определения. Шкалы физических величин.
4. Классификация измерений физических величин.
5. Методы измерения.
6. Средства измерения и их метрологические характеристики.
7. Характеристика качества измерений.
8. Погрешности измерений.
9. Методики выполнения измерений.
10. Единство измерений. Нормативная и правовая основа.
11. Метрологическая цепь передачи размера физической величины.
12. Виды метрологической деятельности.
13. Государственный метрологический надзор и метрологический контроль за средствами и методами измерений.
14. Поверка средств измерений.
15. Метрологическое обеспечение и взаимозаменяемость изделий.
16. Метрологические характеристики средств измерений.
17. Показатели оценки качества сырья, полуфабрикатов и готовых изделий: определение массовой доли влаги, массовой доли сухих веществ.
18. Показатели оценки качества сырья, полуфабрикатов и готовых изделий: определение содержания азота и протеина.
19. Показатели оценки качества сырья, полуфабрикатов и готовых изделий: определение содержания жира; определение содержания золы.
1. Роль и значение единства измерений в научных исследованиях и на производстве
В практической жизни человек постоянно имеет дело с измерениями. По данным ЮНЕСКО с измерениями в настоящее время связаны более 3000 областей человеческой деятельности. В народном хозяйстве измерения используются для:
-учета материальных ресурсов;
-обеспечения требуемого качества продукции;
-обеспечения взаимозаменяемости узлов и деталей;
-совершенствования технологии;
-охраны здоровья, обеспечения безопасности труда и т.д. Объем производимых измерений растет по отношению к объему производства примерно по квадратичному закону. А объем обмена измерительной информацией растет по закону факториала. То есть при увеличении объема производства в 2 раза объем измерений увеличивается в 4 раза, а объем измерительной информации – в 24 раза (4!=1х2х3х4).
Измерения количественно характеризуют окружающий нас мир, помогают раскрывать закономерности и взаимосвязи, проявляющиеся в природе и различных областях человеческой деятельности. Д.И.Менделеев говорил: «Наука начинается с тех пор, как начинают измерять. Точная наука немыслима без меры».
Наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства, и способах достижения требуемой точности называется метрологией (от греч. "метро" - мера, "логос" – учение).
Современная метрология включает три составляющие: законодательную, фундаментальную (научную) и практическую (прикладную) метрологию.
Теоретическая метрология – раздел метрологии, предметом которого является разработка фундаментальных основ метрологии.
Законодательная метрология – раздел метрологии, относящийся к деятельности, направленной на обеспечение единства и необходимой точности измерений, требующей регламентации и контроля со стороны государства.
3. Объекты метрологии. Основные понятия и определения. Шкалы физических величин
Основные понятия, которыми оперирует метрология, следующие: физическая величина, единица физической величины, система единиц, размерность физической величины, шкала физической величины, измерение физической величины, результат измерения, качество измерения, погрешность измерения, средство измерения, класс точности средства измерения, погрешность средства измерения и т. д.
Физические величины. Физическими величинами называются общепринятые или установленные законодательным путем характеристики (меры) различных свойств, общих в качественном отношении для многих физических объектов (физических систем, их состояний и происходящих в них процессов), но в количественном отношении индивидуальных для каждого из них.
Истинное значение физической величины – значение физической величины, которое идеальным образом характеризует в качественном и количественном отношении соответствующую физическую величину
Действительное значение физической величины – значение физической величины, полученное экспериментальным путем и настолько близкое к истинному значению, что в поставленной измерительной задаче может быть использовано вместо него.
Единица физической величины – физическая величина фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение равное единице и применяемое для количественного выражения однородных физических величин (например, 1 м - единица длины, 1 с - единица времени).
Размер физической величины — количественная определенность физической величины, присущая конкретному материальному объекту, системе, явлению или процессу. Получение информации о размере является содержанием любого измерения. Простейший способ получения такой информации, который позволяет составить представление о размере, это сравнение его с другим по принципу «больше-меньше».
5. Методы измерения
Метод измерений – прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений.
При косвенных измерениях широко применяется преобразование измеряемой величины в процессе измерений.
Примером может быть измерение давления газа при помощи трубчатого манометра. Металлическая трубка манометра, изогнутая по дуге, одним концом соединяется с резервуаром, в котором необходимо измерить давление газа. Свободный конец трубки запаян и под действием давления газа перемещается в пространстве – первая ступень преобразования. На второй ступени перемещение конца трубки преобразуется во вращение оси. На оси находится стрелка, которая перемещается по дуге над шкалой с делениями – третья ступень преобразования, позволяющая получить числовое значение измеряемого давления.
Для прямых измерений можно выделить шесть основных методов:
-метод непосредственной оценки, при котором значение величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора (определение массы на циферблатных весах, измерение длины при помощи линейки с делениями и т.д.);
-метод сравнения с мерой, где измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой, например, измерение массы с помощью рычажных весов уравновешиванием гирей;
-метод дополнения, где значение измеряемой величины дополняется мерой этой же величины с таким расчетом, чтобы на прибор сравнения воздействовала их сумма, равная заранее заданному значению.
7. Характеристика качества измерений
Под качеством измерений понимается совокупность свойств, обусловливающих соответствие средств, метода, методики, условий измерений и состояния единства измерений требованиям измерительной задачи (техники безопасности, экологического, экономического и других факторов).
Результат измерения - значение величины, полученное путем ее измерения. Результат зависит от того, насколько качественно проведено измерение. Когда говорят “результат измерения”, то следует указывать к чему он относится - к показанию средства измерения и неисправленному результату, к исправленному результату, и проводилось ли усреднение результатов нескольких измерений.
Неисправленный результат - это значение величины, полученное с помощью средства измерения, до введения в него поправок, учитывающих систематические погрешности. Если говорят только об одном измерении, то неисправленный результат идентичен показанию измерительногоьприбора.
Исправленный результат - полученное с помощью средства измерения значение величины и уточненное путем введения в него необходимых поправок на действие предполагаемых систематических погрешностей.
Качество измерений характеризуется:
-размером допускаемых погрешностей;
-точностью;
-достоверностью;
-правильностью;
-сходимостью;
-воспроизводимостью.
9. Методики выполнения измерений
Методики выполнения измерений (МВИ) как метрологический объект появились в 1972 г. При разработке Государственной системы обеспечения качества измерений оказалось недостаточно иметь средства измерений, характеристики которых удовлетворяют традиционным требованиям, так как погрешность измерения часто зависит от методики измерения: погрешности метода; погрешности, возникающей при отборе и приготовлении пробы; условий измерений и многих других факторов.
МВИ — это документированная совокупность операций и правил, выполнение которых обеспечивает получение результатов измерений с гарантированной точностью в соответствии с принятой методикой.
Другими словами, в МВИ разработчиком под персональную ответственность прописаны определенные численные значения погрешности измерений, которые гарантируются при выполнении всех требований документа.
Для измерений, проводимых с помощью простых показывающих приборов, не требуется особых документированных МВИ. В этих случаях достаточно в нормативной документации указать тип и основные метрологические характеристики средств измерений.
Разработку МВИ выполняют на основе исходных данных, которые включают в себя следующее:
-назначение, где указывается область применения, наименование измеряемой величины и ее характеристики, а также характеристики объекта измерений, если они могут влиять на погрешность измерений;
-требования к погрешности измерений;
-условия измерений, заданные в виде номинальных значений и (или) границ диапазонов возможных значений влияющих величин;
-вид индикации и формы представления результатов измерений.
11. Метрологическая цепь передачи размера физической величины
В соответствии с Законом республики Беларусь «Об обеспечении единства измерений» технической основой обеспечения единства измерений являются эталоны единиц физических величин, предназначенные для воспроизводства и (или) хранения единицы с целью передачи ее размера другим СИ.
Эталон — это высокоточная мера, предназначенная для воспроизведения и хранения единицы физической величины для передачи ее размера другим средствам измерения.
Метрологическая цепь передачи размеров единиц физических величин включает: национальный (первичный эталон), вторичные эталоны, образцовые меры и измерительные приборы, рабочие меры и измерительные приборы.
Первичный эталон единицы величины — это эталон единицы величины, признанный решением уполномоченного на то государственного органа в качестве исходного на территории своего государства. Первичные эталоны, обеспечивают воспроизведение единиц с наивысшей в стране точностью.
Вторичные эталоны предназначены для передачи единиц от первичного эталона к образцовым СИ. Значения вторичных эталонов определяются по первичному, поэтому их точность всегда ниже точности первичного эталона. В зависимости от метрологического назначения вторичные эталоны подразделяются на эталоны-копии, эталоны-свидетели и рабочие эталоны.
Эталоны-копии заменяют первичные эталоны при передаче размера единиц другим вторичным эталонам. Эти эталоны не обязательно являются физическими копиями первичных эталонов, они копируют первичный эталон только по метрологическому назначению.
13. Государственный метрологический надзор и метрологический контроль за средствами и методами измерений
Государственный метрологический надзор – деятельность органов государственной метрологической службы по проверке соблюдения установленных метрологических правил и норм.
Государственный метрологический надзор проводится применительно к единицам измерений, средствам измерений, методикам выполнения измерений, результатам измерений, субъектам хозяйствования, которые должны иметь разрешение Госстандарта на право производства, ремонта, поверки, калибровки, продажи и проката средств измерений; лицам, осуществляющим измерения, и другим объектам, к которым предъявляются метрологические требования, имеющие обязательную силу.
Метрологический контроль – деятельность юридических лиц и индивидуальных предпринимателей по проверке соблюдения установленных метрологических правил и норм.
Метрологический контроль осуществляют министерства (ведомства, предприятия) с возложением этих функций на отдел главного метролога или отдел главного метролога предприятия. Функции метрологического контроля могут возлагаться на другое структурное подразделение или ответственное лицо в случае отсутствия специализированного подразделения метрологической службы.
В соответствии с Законом Республики Беларусь «Об обеспечении единства измерений» государственный метрологический надзор и метрологический контроль за средствами и методами измерений (ГМНиК) осуществляются с целью проверки соблюдения метрологических правил и норм и распространяются на: здравоохранение и охрану окружающей среды, ветеринарию, обеспечение безопасности труда; торговые операции и взаиморасчеты между покупателем и продавцом; государственные учетные операции; обеспечение обороны государства; геодезические и гидрометеорологические работы; банковские, налоговые, таможенные и почтовые операции; изготовление продукции, поставляемой по контрактам для государственных нужд.
15. Метрологическое обеспечение и взаимозаменяемость изделий
Метрологического обеспечение- установление и применение научных и организационных основ, технических ср-в, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой точности проводимых измерений. На пром предпр-ях основная ответст-ть за организацию метрол обеспечения произв-ва возлагается на метрол службу предпр-я.
Основные задачи метрологического обеспечения производства:
1) обеспечение единства измерений при разработке, производстве и испытаниях продукции; 2) анализ и установление рацион-ой номенклатуры измеряемых параметров и optim норм точности измерений; 3) организация и обеспечение метрол обслуживания ср-в измерений: учета, хранения, поверки, калибровки, наладки, ремонта; 4) разработка и внедрение в производственный процесс методик выполнения измерений 5) осуществление надзора за контрольным, измерительным и испытательным оборуд-ем; 6) проведение метрол. экспертизы конструкторской, технологической документации; 7) организация и обеспечение метрол обслуживания испытательного оборудования; 8) организация и обеспечение метрол обслуж-ия средств допускового контроля; 9) организация и обеспечение метрол обслуж-ия измер-ных каналов измерительных систем; 10) организация и выполнение особо точных измерений; 11) обеспечение достоверного учета расхода всех ресурсов; 12) внедрение современных методов и ср-в измерений, автоматизированного контрольно-измерительного оборудования, измерительных систем; 13) оценивание технических и экономических последствий неточности измерений 14) разработка и внедрение норм-ых док-тов, регламентирующих вопросы метрол обеспеч-я; 15) оценивание экономической эффективности.
17. Показатели оценки качества сырья, полуфабрикатов и готовых изделий: определение массовой доли влаги, массовой доли сухих веществ
Существует два основных метода определения массовой доли влаги путем Содержание массовой доли влаги и сухих веществ определяют высушиванием навески в сушильном шкафу или рефрактометрическим методом
Высушивание в сушильном шкафу. Метод основан на выделении гигроскопической влаги из исследуемого объекта при определенной температуре. Высушивание проводится до постоянной массы или ускоренными методами при повышенной температуре в течение заданного времени. Высушивание образцов проводится с прокаленным песком, который придает навеске пористость, увеличивает поверхность испарения, препятствует образованию корочки, затрудняющей удаление влаги.
Очень влажные образцы подсушиваются на водяной или песчаной бане. Для высушивания используются фарфоровые чашки, стеклянные или алюминиевые бюксы, предварительно высушенные и взвешенные.
Методика определения. В чашку или бюксу помещается навеска подготовленной пробы. Бюкса закрывается крышкой и взвешивается на весах с указанной точностью, затем тщательно перемешивается навеска с песком с помощью стеклянной палочки с равномерным распределением содержимого по внутренним стенкам чашки или бюксы, после чего они помещаются в сушильный шкаф (крышку бюксы - отдельно) и проводится высушивание при температуре 130 С 90 мин.
После окончания высушивания бюкса закрывается крышкой. Бюксы и чашки переносятся в эксикатор, охлаждаются 20-30 мин и взвешиваются.
19. Показатели оценки качества сырья, полуфабрикатов и готовых изделий: определение содержания жира; определение содержания золы
В связи с необходимостью сбалансированного питания важно определять в готовых продуктах массовую долю жира.
Методы количественного определения жира в сырье и пищевых продуктах разнообразны и по способам анализа делятся на две группы: 1) методы определения массовой доли жира непосредственно в объекте и 2) методы, связанные с предварительным извлечением жира.
В процессе проведения экстракции растворитель вместе с растворенным в нем жиром стекает в экстракционную колбу. Жир остается в колбе, а пары растворителя вновь поднимаются и экстрагируют новую порцию. Таким образом, исследуемый объект, подвергаясь многократной экстракции, полностью обезжиривается. Ориентировочная продолжительность экстракции 6-8 ч.
