Научные основы метрологии и их применение в судебной экспертизе. Тема №2

1. © ФГКОУ ВО «Волгоградская академия МВД РФ», 2020 кафедра криминалистической техники УНК ЭКД

«Естественно-научные методы судебно-экспертных
исследований»
Мультимедийная презентация к лекции
Тема № 2. «Научные основы
метрологии и их применение в
судебной экспертизе»
Автор разработки:
доцент кафедры
к.биол.н. И.В. Харченко

2. План лекции

1. Метрология. Основные положения и
понятия криминалистической метрологии.
2. Понятия стандартизации, стандарта,
сертификации, паспортизации, поверки
технических средств.
3. Классификация средств измерений,
используемых в экспертной практике
4. Физические величины и их измерение.
Международная система единиц измерения.
Погрешности измерений, их классификация.
5. Законодательная метрология.
Государственная система обеспечения
единства измерений

3. Учебный вопрос 1.

Метрология. Основные
положения и понятия
криминалистической
метрологии.

4.

Метрология (от греч. metron - мера и logos слово, учение) - наука об измерениях, методах и
средствах обеспечения их единства и способах
достижения требуемой точности.
Этой наукой рассматриваются:
общая теория измерения,
единицы физических величин и их системы,
методы и средства измерений,
основы обеспечения единства измерений и
единообразия средств измерений,
методы передачи размеров единиц от эталонов
или образцов измерений к рабочим средствам
измерений.

5.

В соответствии с поставленными
задачами, метрология
подразделяется на
теоретическую,
прикладную,
законодательную и
историческую

6.

Теоретическая метрология
занимается вопросами
фундаментальных исследований,
созданием системы единиц измерений и
физических постоянных,
разработкой новых методов измерения,
работает над общими проблемами,
возникающими при выполнении
измерений в той или иной области
техники, гуманитарных наук.

7.

Прикладная (практическая)
метрология
занимается вопросами
практического применения в различных
сферах деятельности результатов
теоретических исследований, то есть
метрологическим обеспечением
использования на практике разработок
теоретической метрологии,
внедрения положений законодательной
метрологии.
адаптацией общих положений и
теоретических выкладок к четко
обозначенной, узкоспециальной
производственной или научной проблеме.

8.

Законодательная метрология
включает совокупность
взаимообусловленных правил и
норм, направленных на обеспечение
единства измерений, которые
возводятся в ранг правовых
положений (уполномоченными на то
органами государственной власти),
имеют обязательную силу и
находятся под контролем
государства.

9.

Историческая метрология
призвана изучать и систематизировать
единицы и системы измерения,
употреблявшиеся в прошлом,
технологическое и инструментальное
обеспечение контроля параметров
физических объектов и процессов,
исторические организационноправовые аспекты,
статистику
и многое другое.

10. В метрологии принято использовать следующие основные термины

Метрологическое обеспечение – это установление и
применение научных и организационных основ,
технических средств, правил и норм, необходимых для
достижения единства и требуемой точности измерений.
Средство метрологии – это совокупность измерений и
метрологических стандартов, обеспечивающих требуемую
точность.
Технические средства метрологического обеспечения
– это система средств измерений, эталонов, система
передачи размеров единиц от эталона рабочим средствам
измерений, система стандартных образцов, система
стандартных справочных данных.

11.

12.

Предметом метрологии является извлечение
количественной информации о свойствах
объектов с заданной точностью и
достоверностью.
Организационной основой является
метрологическая служба РФ.
Правила и нормы по обеспечению единства
измерений установлены
в Федеральном законе РФ от 26.06.2008 №102-ФЗ
(ред. от 13.07.2015) "Об обеспечении единства
измерений«
в нормативных документах "Государственной
системы обеспечения единства измерений".

13.

Цели и задачи метрологии.
Цели метрологии, как науки – обеспечение
единства измерений (ОЕИ); извлечение
количественной информации о свойствах
объекта, окружающем мире, о процессах с
заданной точностью и достоверностью.
Цели практической метрологии –
метрологическое обеспечение производства, т.е.
установление и применение научных и
организационных основ, технических средств,
правил и норм, необходимых для обеспечение
единства измерений (ОЕИ) и требуемой точности
проводимых измерений.

14.

Основные задачи метрологии:
установление единиц измерения и воспроизведение их в
виде конкретных эталонов с максимально возможной
(метрологической) точностью;
разработка методов передачи верных значений единиц от
эталонов к рабочим мерам и измерительным приборам;
разработка методов высокоточных измерений;
осуществление поверок мер и измерительных приборов,
применяемых в науке и во всех отраслях народного
хозяйства.
ведение Федерального информационного фонда по
обеспечение единства измерений (ОЕИ) и
предоставление содержащихся в нем документов и
сведений.

15.

Криминалистическая метрология – это
отрасль
криминалистических
знаний
о
применении методов, средств и приемов
метрологии в криминалистике.
Задача метрологии в криминалистике –
обеспечение
точности
измерений
разных
параметров и свойств объектов исследования,
стандартизация
методик
экспертного
исследования, для внедрения в экспертную
практику более эффективных и надежных
методов.

16. Учебный вопрос 2.

Понятия стандартизации,
стандарта, сертификации,
паспортизации, поверки
технических средств.

17.

Стандартизация (от англ, standart - норма, образец,
мерило) – это установление в государственном
масштабе единых норм и требований, предъявляемых к
материалам, изделиям, методам и методикам,
приборам, производственным процессам и т.д.
Частные случаи применения стандартизации — это
установление:
единиц величин;
терминов и обозначений;
требований к продукции и производственным
процессам;
требований, обеспечивающих безопасность людей и
сохранность материальных ценностей.

18.

Метод стандартизации – это прием или совокупность
приемов, с помощью которых достигаются цели
стандартизации. В работе по стандартизации широко
используются следующие методы.
1. Упорядочение объектов стандартизации – это
универсальный метод в области стандартизации
продукции, процессов и услуг, который связан прежде
всего с сокращением многообразия.
Упорядочение как универсальный метод состоит из
отдельных методов:
Систематизация
Селекция
Симплификация –
Типизация
Оптимизация

19.

2. Унификация (лат. – unus – один, facto-делаю) –
рациональное сокращение числа объектов
одинакового функционального назначения.
Основными направлениями унификации
являются:
разработка параметрических и типоразмерных
рядов изделий, машин, оборудования, приборов,
узлов и деталей;
разработка унифицированных технологических
процессов и др.
В зависимости от методических принципов
осуществления унификация может быть
внутривидовой (семейств однотипных изделий)
межвидовой или межпроектной (узлов, агрегатов,
деталей разнотипных изделий).

20.

3. Агрегатирование – это метод создания машин,
приборов и оборудования из отдельных
стандартных унифицированных узлов,
многократно используемых при создании
различных изделий на основе геометрической и
функциональной взаимозаменяемости.
Агрегатирование очень широко применяется в
машиностроении, радиоэлектронике.

21.

4. Параметрическая стандартизация –
установление параметра продукции, т.е.
количественной характеристики ее свойств.
Наиболее важными параметрами являются
характеристики, определяющие назначение продукции
и условия ее использования:
размерные параметры (например, размер одежды и
обуви, вместимость посуды);
весовые параметры (масса отдельных видов
спортинвентаря);
параметры, характеризующие производительность
машин и приборов (производительность
вентиляторов, скорость движения транспортных
средств);
энергетические параметры (мощность двигателя и пр.).

22.

5. Опережающая стандартизация – этот метод
заключается в установлении повышенных по
отношению к уже достигнутому на практике уровню
норм и требований к объектам стандартизации,
которые согласно прогнозам будут оптимальными в
последующее время.

23.

Стандарт (англ, standard — норма, образец,
мерило) – это документ, в котором в целях
добровольного многократного использования
устанавливаются характеристики продукции,
правила осуществления и характеристики
процессов
проектирования
(включая
изыскания), производства,
строительства,
монтажа, наладки, эксплуатации, хранения,
перевозки,
реализации
и
утилизации,
выполнения работ или оказания услуг.

24.

Стандарт в широком смысле имеет два значения:
1) образец, эталон, модель, принимаемые за исходные для
сопоставления с ними других объектов;
2) нормативно-технический документ, устанавливающий:
единицы величин, термины и их определения, требования к
продукции и производственным процессам, требования,
обеспечивающие безопасность людей и сохранность
материальных ценностей и т. д.
В зависимости от специфики объекта стандартизации и
содержания
устанавливаемых
к
нему
требований
разрабатывают стандарты следующих видов:
• основополагающие стандарты;
• стандарты на продукцию, услуги;
• стандарты на работы (процессы);
• стандарты на методы контроля (испытаний, измерений,
анализа).
• стандарты на термины и определения.

25.

Сертификация — это комплекс действий,
проводимых с целью подтверждения соответствия
определенным
нормам
ГОСТ
и
других
нормативных
документов.
Это
форма
осуществления
органом
сертификации
подтверждения
соответствия
объектов
требованиям
технических
регламентов,
положениям стандартов или условиям договоров.
Паспортизация – это обеспечение технического
средства или методики паспортом, содержащим
основные сведения о данном техническом средстве
или
методе
и
правилах
применения
(эксплуатации). Контроль за техническими
средствами невозможен без паспортизации их
после изготовления.

26.

Настройка прибора или юстировка (от нем. justiren
— выверять, контролировать) – это совокупность
операций по доведению погрешностей средств
измерений
до
значений,
соответствующих
техническим требованиям, т. е. получение заданных в
паспорте параметров.
Поверка – это процедура оценки соответствия средства
измерений
метрологическим
и
техническим
требованиям,
установленным
при
проведении
процедуры утверждения типа.
Цель поверки –
выяснить, соответствуют ли характеристики средства
измерения
регламентированным
значениям
и
пригодно ли оно к применению по прямому
назначению.
Калибровка средства измерений – cовокупность
операций, выполняемых в целях определения
действительных
значений
метрологических
характеристик средств измерений.

27.

Эталон – это средство измерений (или комплекс
средств измерений), с высокой степенью точности,
применяющиеся в метрологических
исследованиях для передачи сведений о размере
единицы, т.е. обеспечивающее воспроизведение и
(или) хранение единицы, а так же передачу её
размера нижестоящим по поверочной схеме
средствам измерений и утвержденное в качестве
эталона в установленном порядке.
Основным назначением эталонов является
хранение и воспроизведения единицы физической
величины для передачи ее размера другим
эталонам и рабочим средствам измерений.

28. Учебный вопрос 3.

Классификация средств
измерений, используемых в
экспертной практике

29.

Средство измерения — это техническое средство (или
совокупность средств), применяющееся для осуществления
измерений, имеющее нормированные метрологические
характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу
физической
величины,
размер
которой
принимают
неизменным (в пределах установленной погрешности) в
течение известного интервала времени.
Законом РФ «Об обеспечении единства измерений» средство
измерений
определено
как
техническое
средство,
предназначенное для измерений.
В соответствии с ГОСТ 8.009-84 все средства измерений делятся на
6 видов:
меры,
измерительные преобразователи,
измерительные приборы,
вспомогательные средства измерений,
измерительные установки
измерительные системы.

30.

Мера физической величины — cредство
измерения, предназначенное для воспроизведения
и (или) хранения физической величины одного
или нескольких заданных размеров, значения
которых выражены в установленных единицах и
известны с необходимой точностью. Это средство
измерения определенного фиксированного
размера, многократно используемое для
измерения.
Измерительный прибор — это средство
измерения, предназначенное для получения
значений измеряемой физической величины в
установленном диапазоне.

31.

Измерительные преобразователи (ИП) – это
технические средства измерения с нормативными
метрологическими характеристиками, служащие для
преобразования измеряемой величины в другую
величину или измерительный сигнал, удобный для
обработки, хранения, дальнейших преобразований,
индикации или передачи (например, термопара).
Измерительная установка (измерительная
машина) — совокупность функционально
объединенных мер, измерительных приборов,
измерительных преобразователей и других
устройств, предназначенная для измерений одной
или нескольких физических величин и
расположенная в одном месте.

32.

Измерительная система — совокупность
функционально объединенных мер, измерительных
приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ и
других технических средств, размещенных в разных
точках контролируемого объекта и т. п. с целью
измерений одной или нескольких физических
величин, свойственных этому объекту, и выработки
измерительных сигналов в разных целях.
Измерительно-вычислительный комплекс —
функционально объединенная совокупность средств
измерений, ЭВМ и вспомогательных устройств,
предназначенная для выполнения в составе
измерительной системы конкретной измерительной
задачи.

33.

Метрологические характеристики средств измерений
Метрологические свойства средств измерений – это
свойства, влияющие на результат измерений и его погрешность.
Выделяют две группы:
1. Свойства, определяющие область применения средств
измерения, к ним относятся:
Диапазон измерений – область значений величины, в пределах
которых нормированы допускаемые пределы погрешности.
Порог
чувствительности
–
наименьшее
изменение
измеряемой величины, которое вызывает заметное изменение
выходного сигнала.
2. Свойства, определяющие точность результатов измерения, к
ним относятся:
Правильность – степень близости к принятому опорному
значению среднего значения серии результатов измерений.
Показателем правильности обычно является значение
систематической погрешности.
Прецизионность – это степень близости друг к другу
независимых
результатов
измерений,
полученных
в
конкретных регламентированных условиях.

34.

При выборе того или иного средства для производства
измерения учитывают следующие основные параметры:
Предел измерения - значения величины, ограничивающие
диапазон измерений снизу или сверху (слева и справа),
(называют соответственно нижним или верхним
пределом измерений).
Цена деления В показывает сколько единиц измеряемой
величины укладывается в одном делении шкалы средства
измерения.
Класс точности средства измерения – это
обобщенная характеристика, выражаемая пределами
допускаемых (основной и дополнительной)
погрешностей, а также другими характеристиками,
влияющими на точность.
Принцип действия средства измерения.

35. Учебный вопрос 4.

Международная система
единиц измерения.
Физические величины и их
измерение.
Погрешности измерений, их
классификация.

36.

В настоящее время в
Международной системе единиц измерения
(СИ)
приняты
семь основных величин:
длина, время, масса, температура, сила тока,
количество вещества, сила света.
и соответственно
семь единиц измерения:
метр, килограмм, секунда, Кельвин, канделла,
ампер, моль
две дополнительные — радиан и стерадиан
производными являются остальные единицы.

37.

Физические величины и их измерение.
Для описания свойств окружающих нас тел и явлений
вводятся физические величины.
Физическая величина (ФВ) или просто величина –
количественная характеристика свойств физического тела
или системы тел, процессов и явлений. Это одно из
свойств физического объекта (физической системы,
явления или процесса), общее в качественном отношении
для многих физических объектов, но в количественном
отношении индивидуальное для каждого из них.
Размер – это количественная определенность физической
величины, присущая конкретному материальному
объекту, системе, явлению или процессу.

38.

Измерением физической величины называется экспериментальное,
с помощью меры, сравнение данной величины с другой, однородной с
нею величиной, принятой за единицу измерения.
Способ (метод) измерений – это прием или совокупность приемов
сравнения измеряемой величины с ее единицей или шкалой в
соответствии с реализованным принципом измерений.
По отношению к изменению измеряемой величины измерение
подразделяют на:
Статическое измерение – это измерение физической величины,
принимаемой, в соответствии с конкретной измерительной задачей,
за неизменную на протяжении времени измерения.
Динамическое измерение – это измерение изменяющейся по
размеру физической величины. Динамические измерения
подразделятся на непрерывные и дискретные измерения.
Непрерывное измерение – это измерение, при котором значения
измеряемой физической величины фиксируются непрерывно.
Дискретное измерение - это измерение, при котором значения
измеряемой величины фиксируются в отдельные моменты времени.

39.

По способу получения измерительной информации
различают:
Прямое измерение – это измерение, при котором искомое
значение величины получают непосредственно из
опытных данных.
Косвенное измерение – это определение искомого
значения физической величины на основании результатов
прямых измерений других физических величин,
функционально связанных с искомой величиной
К результату измерения предъявляются следующие
требования:
результат измерения должен быть выражен в узаконенных
единицах, например, линейные величины измеряют в м;
у результата измерения должна быть определена
погрешность ΔА;
погрешность не должна превышать нормы — быть не
более 1-3%, или трехкратной величины цены деления
средства измерения.

40.

Для оценки качества проведенных измерений вводятся
понятия истинного и действительного значений
физических величин.
Истинное значение – это значение величины, которое
идеальным образом характеризует в качественном и
количественном отношении соответствующую физическую
величину. Это недостижимое идеальное значение, которое
стремятся получить при проведении измерений.
Действительное значение – это значение физической
величины, полученное экспериментальным путем и настолько
близкое к истинному значению, что в поставленной
измерительной задаче может быть использовано вместо него
(например, при многократных измерениях за действительное
значение принимают среднеарифметическое результатов
отдельных наблюдений).
.

41.

Исходя из способа сравнения измеряемой величины с
ее единицей, различают методы:
метод непосредственной оценки
метод сравнения с мерой, его разновидности: нулевой
метод, метод замещения
метод совпадений–
дифференциальный метод
Измерение какой-либо физической величины – это
операция, в результате которой мы узнаем, во сколько раз
измеряемая величина больше или меньше
соответствующей величины, принятой за единицу.
Качество измерений характеризуется
точностью,
достоверностью,
правильностью,
сходимостью,
воспроизводимостью, погрешностью

42.

Погрешность измерения – это отклонение результата
измерения от истинного (действительного) значения
измеряемой величины.
Погрешность определяется не только метрологическими
характеристиками средств измерений, но и суммой ряда
составляющих, каждая из которых имеет свою причину:
неверная настройка средства измерений или смещение уровня
настройки во время эксплуатации;
погрешность отбора и приготовления проб;
неверная установка объекта измерения на измерительную
позицию;
ошибки в процессе получения, преобразования и выдачи
информации в измерительной цепи средства измерений;
внешние воздействия на средство и объект измерений
(изменение температуры и давления, влияние электрического и
магнитного полей, вибрация и т.п.);
свойства измеряемого объекта;
квалификация и состояние оператора.

43.

Наибольшее распространение получили метрологические свойства,
связанные с абсолютными и относительными погрешностями.
1) Абсолютная погрешность измерения — это погрешность
измерения выраженная в единицах измеряемой величины.
2) При оценке результатов измерений часто пользуются не абсолютной
величиной ошибки измерения, а ее отношением к измеряемой
величине, которая называется относительной погрешностью.
3) Систематическая погрешность – это составляющая
погрешности результата измерения, остающаяся постоянной (или
же закономерно изменяющаяся) при повторных измерениях одной
и той же величины.
4) Случайная погрешность – составляющая погрешности результата
измерения, изменяющаяся случайным образом (по знаку и
значению) в серии повторных измерений одного и того же размера
величины с одинаковой тщательностью.
5) Субъективная погрешность возникает тогда, когда человек
активно включен в процесс измерения и погрешность зависит от
чувствительности его органов чувств, реакции, наблюдательности,
состояния здоровья.

44.

Типы ошибок измерения.
Выделяют следующие виды ошибок:
Систематическая ошибка, связанная со свойствами
измеряемого объекта:
1) ошибки, природа которых нам известна, и величина их может
быть точно определена.
2) ошибки известного происхождения, по неизвестной
величины.
3) ошибки, о которых мы не подозреваем, хотя величина их
может быть очень значительной (обычно проявляются при
сложных измерениях).
4) ошибки, связанные со свойствами измеряемого объекта.
Случайные ошибки — это ошибки, о появлении которых не
может быть сделано точного предсказания.
Промахами называют грубые ошибки измерения,
возникающие из-за неправильной установки прибора;
эксплуатации его в непредусмотренных, более жестких
условиях

45. Учебный вопрос 5.

Законодательная
метрология.
Государственная система
обеспечения единства
измерений

46.

Государственная система измерений состоит из следующих
подсистем: правовой; технической; организационной.
Правовая подсистема – это комплекс взаимосвязанных
законодательных и подзаконных актов, объединенных общей
целевой направленностью и устанавливающих согласованные
требования к объектам регулирования.
В Конституции Российской Федерации (пункт "р" статьи 71) –
установлено, что в ведении Российской Федерации находятся
стандарты, эталоны, метрическая система и исчисление
времени;
в Федеральном законе РФ 102-ФЗ от 26.06.2008 (ред. от
13.07.2015) "Об обеспечении единства измерений»
другие федеральные законы и подзаконные акты, которые:
- регулируют деятельность в сфере государственного
регулирования, к которой также относятся измерения,
предусмотренные законодательством о техническом
регулировании;
- устанавливают требования к взаимосвязанным объектам
деятельности по обеспечению единства измерений и пр.

47.

Техническая подсистема представлена совокупностью:
межгосударственных, государственных эталонов,
эталонов единиц величин и шкал измерений;
стандартных образцов состава и свойств веществ и
материалов;
стандартных справочных данных о физических константах
и свойствах веществ и материалов;
средств измерений и испытательного оборудования,
необходимых для осуществления метрологического
контроля и надзора;
специальных зданий и сооружений для проведения
высокоточных измерений в метрологических целях;
научно-исследовательских, эталонных, испытательных,
калибровочных и измерительных лабораторий.

48.

Организационная подсистема представлена:
федеральными органами исполнительной власти,
осуществляющих функции по выработке
государственной политики, нормативно-правовому
регулированию в области обеспечения единства
измерений и государственному метрологическому
надзору;
государственными метрологическими научноисследовательскими институтами, региональными
центрами метрологии;
службами времени и частоты, стандартных образцов,
стандартных справочных данных;
метрологическими службами юридических лиц.

49.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Энциклопедия судебной экспертизы. М., 1999. С. 224.
Зинин А.М., Майлис Н.П. Научные и правовые основы судебной экспертизы. М.,
2001, с.134.
Основы естественно-научных знаний для юристов. М., 1999. С. 59
Аверьянова Т.В. Содержание и характеристика методов судебно-экспертных
исследований. Алма-Ата, 1991.
Россинская Е.Р. Концептуальные основы теории неразрушающих методов
исследования вещественных доказательств. -М., 1993.
Россинская Е.Р. Проблемы криминалистических и судебно-экспертных методов
исследования вещественных доказательств // Проблемы совершенствования
производства криминалистических экспертиз. Материалы научно-практической
конференции. - Саратов, 1998.
Россинская Е.Р. Общеэкспертные методы исследования вещественных
доказательств и проблемы их систематизации // Сб. научных трудов ЭКЦ МВД
России. - М., 1995.
Шляхов А.Р. Определение методики и методов судебных экспертиз с позиций
внедрения научных разработок (рекомендаций) в экспертную практику. - М., 1977.
Политехнический словарь/Под ред. И. И. Артоболевского.
ГОСТ16263-70 «Метрология. Термины и определения».
Анчабадзе Н.А. и др. Методы и средства экспертных исследований. Волгоград,
2001.
Зайдель А.Н. Ошибки измерений физических величин. Л.: Наука, 1974.