Өлшем құралдары

Оқу-әдістемелік кешен туралы

Бұл материал С. Аманжолов атындағы Шығыс Қазақстан мемлекеттік университетінің Жаратылыстану ғылымы және экология институты, Органикалық және физикалық химия кафедрасы әзірлеген «Метрология, стандарттау және сертификаттау» пәніне арналған оқу-әдістемелік кешеннің (Өскемен, 2005) өңделген нұсқасы.

Құрастырушы: Муздыбаева Шарбану Акказиновна, х.ғ.к., аға оқытушы
Кафедра: Органикалық және физикалық химия
Байланыс: Тел.: 54-04-82

Кешен студенттердің өздік жұмыс дағдыларын дамытуға, метрологияның теориясы мен практикасын, метрологиялық қамтамасыз етуді, сондай-ақ стандарттау және сертификаттау жүйелерін жүйелі әрі түсінікті меңгеруге бағытталған. Ұсынылған графиктік-есептеу тапсырмалары экспериментті жоспарлауға және қажетті дәлдікке сәйкес өлшеу құралдарын дұрыс таңдауға көмектеседі.

Пәннің форматы

Кредит саны: 1
Бақылау түрі: Емтихан
Лекция: 9 сағат
Семинар: 6 сағат
СОӨЖ: 15 сағат
СӨЖ: 15 сағат
Барлығы: 45 сағат

Пререквизиттер және постреквизиттер

Пререквизиттер

Физика, жалпы химия, жоғары математика бойынша базалық білім.
Дифференциалдық және интегралдық есептеулер.
Ықтималдық теориясы негіздері.

Постреквизиттер

Аналитикалық, физикалық және коллоидтық химия.
Физикалық зерттеу әдістері.
Химиялық технология.

Пән студенттерді өлшеудің нәтижелерін талаптарға сай өңдеуге, өлшеу қателіктерін бағалауға, дәлдікті арттыру әдістерін қолдануға, сондай-ақ стандарттау мен сертификаттаудың нормативтік негіздерін түсінуге үйретеді.

Пәннің мақсаты мен міндеттері

Мақсаты

Студенттердің өлшеу ұғымына ғылыми көзқарасын қалыптастыру; өлшеу нәтижелерінің метрологиялық сипаттамаларын дұрыс есептеуді меңгерту; стандарттаудың принциптері мен әдістерін және сертификаттаудың негізгі талаптары мен тәсілдерін үйрету.

Міндеттері

Өлшеу әдістемелері, өлшеу құралдары, өлшем бірліктері және физикалық шамалардың негізгі эталондары туралы түсінік қалыптастыру.
Дәлдікке әсер ететін факторларды анықтау, қателіктерді азайту және өлшеу анықтығын арттыру тәсілдерін қолдану.
Өлшеу нәтижелерін статистикалық өңдеу және берілген дәлдікке жету үшін экспериментті жоспарлау.
ҚР стандарттау және сертификаттау саласындағы заңнамалық негіздерін меңгеру.
Стандарттау жұмыстарының ұйымдастырылуы, әдістері және метрологиялық қызмет түрлері туралы білімді тереңдету.

Негізгі мазмұндық акценттер

Метрология

Өлшеу теориясы, бірлік және эталон, қателер теориясы.

Стандарттау

Мемлекеттік жүйе, принциптер, нормативтік құжаттар.

Сертификаттау

Өнім мен қызметтің сәйкестігін бағалау және растау.

Курсты аяқтағаннан кейін студент қажетті дәлдікпен өлшеу құралдарын таңдай алуы, химиялық өлшеу нәтижелеріне қателер теориясын қолдануы, ғылыми-техникалық құжаттарды (мемлекеттік стандарттар, техникалық шарттар, салалық стандарттар, ИСО 2000–2004 сериясы) дұрыс пайдалана білуі және метрологиялық қызметті ұйымдастырудың базалық принциптерін ұғынуы тиіс.

Тапсырмалар және өткізу тәртібі

Төмендегі кесте пән бойынша негізгі жұмыстарды, олардың мақсатын, орындалу мерзімін және бақылау түрін жинақтайды.

№	Жұмыс түрі	Мақсаты / мазмұны	Мерзімі	Ұпай	Бақылау	Тапсыру
1	Эссе	Метрологияның негізгі терминдері; ФШ бірліктерін дәл беру және өлшеу бірлігі.	1 апта	5	Ағымдық, ауызша	2 апта
2	Аналитикалық шолу	Өлшеудің техникалық негізі; өлшеу моделі; метрология постулаттары; қателік түрлері; дәлдік класстары; бөлік құны.	2 апта	7	Ағымдық, бақылау жұмысы	4 апта
3	Эссе	Таралу заңдарының критерийлері арқылы қателікті есептеу: Стьюдент, Фишер, χ², Бартлетт, Кохран.	2 апта	5	Ағымдық, ауызша	6 апта
4	Есептеу тапсырмасы	Өлшеу нәтижелерінің метрологиялық сипаттамаларын есептеу: ұқсастық, қайталанғыштық, дұрыстық (дәлділік).	2 апта	10	Тексеру	8 апта
5	Тезаурус	Стандарттау саласының негізгі терминдері мен анықтамаларын жүйелеу (нормативтік құжат, стандарт, норма, консенсус, унификация, типтеу, қауіпсіздік, т.б.).	2 апта	5	Ағымдық, экспресс-сұрау	10 апта
6	Тезаурус	Сертификаттау саласының терминдері: сапа, аудит, аккредитация, сәйкестік белгісі, сынақ зертханасы, ҚР мемлекеттік сертификаттау жүйесі, т.б.	2 апта	5	Ағымдық, экспресс-сұрау	12 апта
7	Реферат	Тақырып бойынша теориялық талдау; терминологиялық сөздік; бөлімдер бойынша кестелік жинақ: метрология, стандарттау, сертификаттау (А4).	2 апта	6	Ағымдық, баяндама	14 апта
8	Коллоквиум	Негізгі ұғымдарды бекіту: ФШ, бірліктер, қателіктер, химиялық анализ нәтижелерін өңдеу, ҚР метрологиялық қызметі, стандарттау және сертификаттау негіздері.	2 апта	10	Ағымдық, ауызша сұрау	15 апта

Бағалау жүйесі

Ұпайлардың үлестірімі

Аралық бақылау (коллоквиум): 10 ұпай
Ағымдық бақылау: 50 ұпай
Қорытынды бақылау (емтихан): 40 ұпай
Барлығы: 100 ұпай

Ағымдық бақылау құрамдары

Лекция: қатысу, конспект жүргізу, белсенділік.

Семинар: жазбаша жауап және талқылауға қатысу.

Жазбаша жұмыстар: эссе, тезаурус, аналитикалық шолу, есептеу тапсырмасы, реферат — мазмұн, логика, шығармашылық көзқарас және уақытылы тапсыру талаптары бойынша бағаланады.

Емтихан талабы

Емтиханда әр билет сұрағына терең әрі мазмұнды жауап беру талап етіледі. Көшіруге тыйым салынады.

Курстың саясаты

Сабаққа кешікпеу және сабақтан себепсіз ерте кетпеу.
Сабақ кезінде ұялы телефонды өшіру.
Қалдырылған сабақтарды оқытушы белгілеген уақытта өтеу.
Тапсырмаларды уақытында орындамау қорытынды бағаны төмендетеді.
Оқу процесіне белсенді қатысу және әр сабаққа дайын келу.
Құрмет пен академиялық адалдық қағидаларын сақтау.

Ескерту: әрбір екі рет кешігу немесе сабақ аяқталмай тұрып кету бір сабаққа келмегенмен теңестіріледі.

Тақырыптық жоспар (1 кредит)

Тақырып	Лекция	Семинар	СОӨЖ	СӨЖ
1) Метрология пәні. Физикалық шама. ФШ жүйесі. SI жүйесі.	1	1	2	2
2) Химиялық анализ — метрологиялық процедура. Нәтиже қателіктері.	1	1	2	2
3) Химиялық анализ нәтижесін өңдеудің теориялық негізі.	2	3	3	—
4) Өлшеу құралдары. Қателіктері және метрологиялық сипаттамалары.	1	1	—	—
5) ҚР метрологиялық қызметі. Метрологиялық қамтамасыз ету принциптері.	1	1	2	2
6) Стандарттау жүйесінің мемлекеттік негізі.	1	1	2	2
7) Сертификаттауды қамтамасыз етудің нормативтік әдістері. ҚР-дағы сертификаттау.	2	1	2	2

Лекция тезистері: негізгі ұғымдар

Тақырып 1. Метрология. Физикалық шама және SI

Метрология — өлшеу туралы ілім, өлшеу бірегейлігін және дәлдігін қамтамасыз етудің жолдары мен тәсілдерін зерттейтін ғылым.

Физикалық шаманың мәні — бірлік бойынша есептелген сандық мән (мысалы, 10 кг — дененің массасы). ФШ мәндері шын және нақты болып ажыратылады.

ФШ жүйесі — принциптер бойынша өзара байланысты шамалар жиынтығы. Негізгі және туынды шамалар түсінігі енгізіледі. Размерлік — туынды шамалардың негізгі шамаларға тәуелділігін символдық түрде белгілеу. Егер көрсеткіштердің бірінің дәрежесі нөл болса, ол размерсіз шама деп қарастырылады.

Өлшеу теңдеуі: Q = q[Q], мұнда Q — өлшенетін шама, [Q] — бірлік, q — сандық мән.

SI жүйесінің негізгі бірліктері: метр, килограмм, секунд, ампер, кельвин, кандела, моль. Қосымша бірліктер: радиан, стерадиан.

Тақырып 2. Химиялық анализ және қателіктер

Химиялық анализ — аналитикалық сигналды бақылауға негізделген процедура. Аналитикалық сигнал ретінде тығыздық, сәуле шығару/жұтылу, тұнба массасы, титрант шығыны, радиоактивтілік, температура өзгерісі және басқа да көрсеткіштер қолданылуы мүмкін.

Қателік пайда болатын негізгі кезеңдер:
сынама іріктеу және дайындау → сигналды өлшеуге бейімдеу → бөлу/концентрациялау → анықтау → нәтижені есептеу.

Қателіктер жіктелуі: абсолюттік және салыстырмалы; оң және теріс; тұрақты және пропорционал; пайда болуына қарай кездейсоқ, жүйелік және дөрекі. Нәтижелерді өңдеуде қателер теориясын қолдану шектік қателікті бағалауға, кезеңдік қателіктерді есептеуге және анализдің оңтайлы жағдайын таңдауға көмектеседі.

Тақырып 3. Нәтижелерді статистикалық өңдеу

Кездейсоқ және жүйелік қателіктерді тәжірибеде толық ажырату қиын. Сондықтан бірнеше өлшеу нәтижесінің орташа мәні, шашырауы және сенімділік бағалары қарастырылады.

Дисперсия — ауытқудың математикалық күтімі; оның квадрат түбірі стандарттық (орташа квадраттық) ауытқу деп аталады.

Тәжірибелік нәтижелер көбіне Гаусстың қалыпты таралуына жуықтайды. Шағын сұрыптамалар үшін Стьюдент, Фишер, Бартлетт, Пирсон, Кохран критерийлері кеңінен қолданылады (дисперсия біркелкілігін, ауытқуды және сенімділікті бағалау үшін).

Тақырып 4. Өлшеу құралдары және метрологиялық сипаттамалар

Өлшеу құралдары — нормаланған метрологиялық қасиеттері бар техникалық құралдар. Өлшем — физикалық шаманың сандық мәнін арнаулы құралмен анықтау.

Стандарттық үлгі — заттың сандық сипаттамасын анықтауға арналған, метрологиялық аттестациядан өтетін дайындалған сынама. Стандарт (зат) — жоғары тұрақты, жоғары тазалықтағы химиялық зат; жүйелік қателерді анықтауда қолданылады.

Эталон — физикалық шама бірліктерін сақтау және қайта өндіруге арналған өлшеу құралы (ұлттық және халықаралық түрлері болады).

Кең таралған метрологиялық сипаттамалар: өлшеу диапазоны, шкала бөлік құны, өлшеу шегі, дәлдік көрсеткіштері.

Тақырып 5. ҚР метрологиялық қызметі және қамтамасыз ету принциптері

ҚР «Өлшем бірлігін қамтамасыз ету туралы» заңына сәйкес өлшем бірлігі жүйесі ұйымдастырушылық, техникалық және нормативтік негіздерге сүйенеді. Заң өлшеу дәлдігін сақтауды, өлшеу құралдары мен әдістеріне қойылатын талаптарды және заңды/жеке тұлғалар арасындағы қатынастарды реттейді.

Мемлекеттік жүйенің объектілері: бірлік эталондары, өлшеу құралдары, өлшеу әдістері мен нәтижелері, өлшеуді орындау әдістемелері және нормативтік құжаттар.

Метрологиялық бақылау мен қадағалау стандарттау, сертификаттау және метрология органдары арқылы орындалып, өлшем бірлігін қамтамасыз ету талаптарының сақталуын тексеруге бағытталады.

Әдебиеттер

Негізгі әдебиеттер

Брянский Л.Н., Дойников А.С. Краткий справочник метролога. М., 1991.
Романенко В.И., Орлов А.Г., Никитина Г.В. Книга для начинающего исследователя-химика. Л., 1987.
ГОСТ 16263–70. Государственная система обеспечения единства измерений. Термины и определения. М., 1982.
Сергеев А.Г., Латышев М.В., Терегея В.В. Метрология, стандартизация и сертификация. М., 2003.
Чарыков А.К. Математическая обработка результатов химического анализа. Л., 1984.
Мутанов Г., Умырзаг Р. Основы стандартизации, метрологии, сертификации. Менеджмент качества. Астана, 2003.
Крылова Г.Д. Основы стандартизации, метрологии. М., 1999.

Қосымша әдебиеттер

Шишкин И.В. Основы метрологии, стандартизации и контроля качества. М., 1988.
Власов А.Д., Мурин Б.П. Единицы физических величин в науке и технике. М., 1990.
Ахназарова С.Л., Кафанов В.В. Оптимизация эксперимента в химии и химической технологии. М., 1978.
Тюрин Н.И. Введение в метрологию. М., 1985.
ҚР стандарттау, сертификаттау және өлшем бірлігі туралы заңнамалық актілер; СТ РК ИСО 9000/9001/9004 сериялары; СТ РК 1157/1158.
Шәбікова Г.Х., Оспанов Х.Қ., Сыздықов Р.Р., Сыздықова Л.И. Метрология, стандарттау және сертификаттау негіздері. Алматы, 2002.