dnes je 3.10.2022

Input:

Metrologie v systému řízení kvality

12.10.2009, , Zdroj: Verlag Dashöfer

8.2.2
Metrologie v systému řízení kvality

Ing. Petr Koška, Ph.D.

Úvod

Úloha a přínos metrologie pro procesy realizace produktu je zvláště v některých oborech nezastupitelná. Metrologie je přitom daleko náročnější na technické i legislativní znalosti o provádění správných a průkazných měření než řada jiných procesů v systému managementu organizace.

Věda a měření

Metrologie je podle mezinárodního metrologického slovníku VIM ("Vocabulaire Inernational de Metrologie“ vydaný Mezinárodní organizací legální metrologie OIML) definována jako věda o měření, tedy souhrn všech znalostí souvisejících s měřením. Metrologie zahrnuje jak aspekty teoretické, tak praktické, vztahující se k měření, bez ohledu na úroveň jejich přesnosti a bez ohledu na oblast vědy a techniky, kde se příslušné problémy řeší. Mezinárodní metrologie má celosvětově neustále rostoucí význam a je dnes chápána jako souhrn všech znalostí a činností, souvisejících s měřením. Název vznikl spojením dvou řeckých slova "metron“ = míra a "logos“ = slovo, v přeneseném významu věda.

Do ČSN bylo vydání VIM zavedeno od 1. 5. 1992 jako dnes již zrušená norma ČSN 01 0115: "Názvosloví v metrologii“.

Hlavním cílem metrologie je zabezpečování jednotnosti a přesnosti měření. Metrologie se člení do tří skupin s různým cílem, stupněm složitosti, oblastí použití a s různými nároky na přesnost. Jsou to:

Vědecká metrologie

  1. Vědecká/fundamentální metrologie; tato část se zabývá organizací a vývojem etalonů a jejich uchováváním (nejvyšší úroveň, je základem metrologického systému). Zabývá se soustavou měřicích jednotek, realizací jejich etalonů, soustavou fyzikálních konstant, metodami měření. Tato oblast metrologie má charakter vědeckého výzkumu, a věnují se jí specializované laboratoře v podmínkách Českého metrologického institutu, které zpravidla rozvíjejí a uchovávají státní etalony a prezentují nejlepší schopnosti kalibrace a měření (CMC) v příslušném oboru. Je sledován stav techniky ve světě, laboratořím v příslušném oboru je poskytována prostřednictvím ČMI metodická pomoc. Oblast fundamentální metrologie a její rozvoj je také součástí mezinárodní spolupráce.

    Legální metrologie

  2. Legální metrologie se zabývá přesností měření tam, kde tato měření mají vliv na průhlednost a důvěryhodnost ekonomických transakcí, bezpečnost a ochranu zdraví osob, ochranu životního prostředí a jiné obecné zájmy. Jejím cílem je chránit občany před důsledky špatného (ať už záměrně či nevědomě) měření v uvedených oblastech. Služby legální metrologie zabezpečuje rovněž ČMI. Prostředky zabezpečení těchto zájmů jsou stanovení zákonných měřicích jednotek a požadavků na měřidla, metody měření a zkoušení. Jde o:

    • schvalování typu měřidel,

    • ověřování stanovených měřidel,

    • metrologickou kontrolu hotově baleného zboží,

    • registraci subjektů, vyrábějících, opravujících nebo provádějících montáž stanovených měřidel,

    • organizaci a hodnocení mezilaboratorních porovnávacích zkoušek,

    • metrologický dozor,

    • přípravu nižších metrologických předpisů,

    • mezinárodní spolupráci v oblasti legální metrologie,

    • posuzování způsobilosti subjektů k autorizaci pro ověřování stanovených měřidel a způsobilosti subjektů pro autorizaci k úřednímu měření,

    • certifikaci personálu.

    Průmyslová metrologie

  3. Průmyslová metrologie; zabývá se správným fungováním měřidel, která se používají v průmyslu a ve výrobních a zkušebních procesech; tedy v běžné praxi nejen výrobních podniků. Průmyslová metrologie se zabývá zajištěním metrologické infrastruktury pro jednotné a správné měření ve výrobě, službách, zkušebnictví a podobně. V této kategorii metrologie jsou soustředěny činnosti spojené s kalibrací pracovních měřidel používaných v praxi. Této oblasti se budeme věnovat podrobněji v kap. Systém managementu měřicích zařízení v podniku příručky.

Základní pojmy v oblasti metrologie

Metrologické veličiny

A. Metrologické veličiny:

Metrologickými veličinami (tedy veličinami měřitelnými) nazýváme všechny veličiny, které lze měřit a zčásti též sčítat. Lze je rozdělit do skupin:

  • veličiny fyzikální,

  • veličiny technické,

  • část veličin početních (k těm je možné přiřadit základní fyzikální konstanty.

K problematice veličin patří také stanovování materiálových (látkových) vlastností konstant. Dále patří do této první skupiny také soustavy jednotek, definice jednotek, jejich značení aj. Realizace jednotek - etalony - se řadí k měřicím prostředkům.

Fyzikální veličiny

Fyzikální veličiny

Pojmem fyzikální veličiny označujeme ty veličiny, které používáme ke kvalitativnímu a kvantitativnímu popisu fyzikálních jevů, stavů a fyzikálních těles. Fyzikální veličiny se zpravidla dělí podle hlavních fyzikálních oborů, i když taková kategorizace není vždy jednoznačná. Např. výkon je možno přiřadit k veličinám mechanickým, elektrickým, magnetickým, akustickým, optickým i jiným. Fyzikální veličiny nemění svůj zásadní charakter, i když je používáme kdekoliv v technické praxi.

Podle norem ČSN ISO řady 31 (viz ČSN ISO 31-0: Veličiny a jednotky. Část 0 - Všeobecné zásady) se dělí veličiny do těchto skupin:

  1. Prostor a čas (ČSN ISO 31-1) (zrušena 1. 5. 2007).

  2. Periodické a příbuzné jevy (ČSN ISO 31-2) (zrušena 1. 5. 2007).

  3. Mechanika (ČSN ISO 31-3) (zrušena 1. 5. 2007).

  4. Teplo (ČSN ISO 31-4).

  5. Elektřina a magnetismus (ČSN ISO 31-5).

  6. Světlo a příbuzná elektromagnetická záření (ČSN ISO 31-6).

  7. Akustika (ČSN ISO 31-7) (zrušena 1. 5. 2007).

  8. Fyzikální chemie a molekulová fyzika (ČSN ISO 31-8).

  9. Atomová a jaderná fyzika (ČSN ISO 31-9).

  10. Jaderné reakce a ionizující záření (ČSN ISO 31-10).

  11. Bezrozměrné parametry (matematická znaménka a značky - část 11).

  12. Podobnostní čísla (část 12).

  13. Fyzika pevných látek (část 13).

Pozn.: Zrušené normy jsou postupně nahrazovány normami řady ISO 8000:

  • ČSN ISO 80000-3: Veličiny a jednotky - část 3: Prostor a čas (vydána 4/2007);

  • ČSN ISO 80000-4: Veličiny a jednotky - část 4: Mechanika (vydána 4/2007);

  • ČSN ISO 80000-8: Veličiny a jednotky - část 8: Akustika (vydána 2/2008);

  • ČSN ISO 80000-6: Veličiny a jednotky - část 6: Elektromagnetismus (vydána 1/2009);

  • ČSN ISO 80000-13: Veličiny a jednotky - část 13: Informatika (vydána 3/2009).

Technické veličiny

Technické veličiny

Technickou veličinou označujeme takovou, kterou používáme ke kvalitativnímu a kvantitativnímu popisu fyzikálních jevů, stavů a objektů, definovaných empiricky, resp. konvenčně. Technické veličiny jsou veličinami metrologickými, pokud jsou měřitelné, a lze je stejně jako fyzikální veličiny vyjádřit součinem číselné hodnoty a příslušné jednotky.

Měřicí jednotky

Měřicí jednotky

Měřicími jednotkami rozumíme jednotky výše uvedených měřitelných veličin, zpravidla pak jednotky fyzikálních veličin. V České republice jsou měřicí jednotky stanoveny zákonem č. 505/1990 Sb., v pl. zn., o metrologii, návazně v prováděcí vyhlášce MPO č. 264/2000 Sb., o základních měřicích jednotkách a ostatních jednotkách a o jejich označování, v pl. zn., jsou zde uvedeny jednotky včetně jejich označování.

Soustava jednotek SI

Soustava jednotek SI

Generální konference vah a měr přijala v roce 1960 Mezinárodní systém jednotek, SI. Mezinárodní soustava SI (SI - z francouzského názvu SystŹme International d’Unités) má dvě třídy jednotek:

Základní jednotky (hlavní jednotky základních veličin):

Základní jednotky soustavy SI
Jednotka Značka Veličina
Metr m délka
Kilogram k hmotnost
Sekunda s čas
Ampér A elektrický proud
Kelvin K termodynamická teplota
Mol mol látkové množství
Kandela cd svítivost

Odvozené jednotky

Odvozené jednotky, jichž je nekonečný počet, prakticky několik set (podle norem ISO asi 700), jsou podle definic odvozovány z jednotek základních. Např. metr za sekundu (m/s) pro rychlost, metr na druhou (m2) pro plošný rozsah, metr na třetí (m3) pro objem apod.

Některé odvozené jednotky, častěji používané, mají samostatný název a značku, oboje oficiálně přijaté. Jsou to jednotky pro:

  • absorbovanou dávku,

  • aktivitu,

  • celsiovu teplotu,

  • ekvivalentní dávku,

  • elektrické napětí,

  • elektrickou kapacitu,

  • elektrickou vodivost,

  • elektrický náboj,

  • elektrický odpor,

  • energii, práci, teplo,

  • frekvenci,

  • indukčnost,

  • magnetickou indukci,

  • magnetický indukční tok,

  • osvětlení,

  • sílu, tíhu,

  • světelný tok,

  • tlak, mechanické napětí,

  • výkon.

Doplňkové dvě bezrozměrné jednotky:

  • prostorový úhel,

  • rovinný úhel.

Uvedené jednotky jsou vesměs jednotky hlavní a z nich se dekadicky předepsaným způsobem tvoří násobky a díly. Příslušné předpony jsou:

Násobné jednotky Dílčí jednotky

       
Exponent Název Značka Exponent Název Značka
1021 Zetta Z 10-2 centi c
1018 Exa E 10-3 mili m
1015 Peta P 10-6 mikro m
1012 Tera T 10-9 nano n
109 Giga G 10-12 piko p
106 Mega M 10-15 femto f
103 kio k 10-18 atto a
102 hekto h 10-21 zepto z
101 deka da 10-24 yocto y
100 hlavní
jednotka

Ovlivňující veličiny

Ovlivňující veličiny

Vedle výběru metody měření a přesnosti měřicího přístroje mají na přesnost měřené veličiny vliv také vnější vlivy (tzv. ovlivňující veličiny). Pro přístroje klasifikované třídou přesnosti je vymezuje již sama CSN. Jde o barometrický tlak, vlhkost a teplotu. Při měření stejnosměrných proudů působí termoelektrické napětí, vliv přechodových odporů přepínačů a mechanických spojů a vliv svodových proudů. Při měření střídavých veličin ovlivňují výsledek měření rušivá elektrická a magnetická pole, případně svodové proudy.

Vliv změny teploty se dá omezit důsledným vyrovnáním teploty přístroje na teplotu doporučenou výrobcem, event. teplotu vztažnou, danou např. CSN.

Například

Nahrávám...
Nahrávám...