МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ

шкал измерений отнесено к важнейшим объектам деятельности по обеспечению единства измерений.

Все это потребует значительного обновления эталонной базы Российской Федерации как в направлении повышения точности воспроизводимых, хранимых и передаваемых эталонами единиц величин, так и в направлении расширения номенклатуры и диапазонов изменений единиц величин, обслуживаемых эталонами.

По мере увеличения количества разрабатываемых технических регламентов и обновления национальных стандартов в несколько раз возрастет потребность в их метрологической экспертизе.

Достоверность результатов измерений в значительной степени зависит от качества методов и методик измерений. В этой связи неизбежно будут возрастать объемы работ по аттестации методик выполнения измерений.

Для эффективной реализации Федерального закона «Об обеспечении единства измерений» потребуется актуализация всей нормативной правовой и методической базы обеспечения единства измерений. Необходимо будет внести изменения в не менее 30 действующих правил по метрологии, в около 2000 методических рекомендательных документов, предстоит в значительной степени пересмотреть массив методик поверок средств измерений.

Важную роль в повышении доверия к результатам измерений играет государственный метрологический надзор. Развивающаяся экономика влечет за собой развитие метрологического обеспечения различных сфер человеческой деятельности, что в свою очередь потребует непрерывного мониторинга его соответствия установленным требованиям. От органов государственного метрологического надзора потребуется новый уровень методического и технического обеспечения проверок состояния измерений. Количество проверок необходимо увеличить, по крайней мере, в 2-3 раза, чтобы они могли приносить ощутимый эффект в обеспечение единства измерений.

Для обеспечения возрастающих потребностей в обеспечении единства измерений в интересах войск (сил) и вооружения, военной и специальной техники, сферы обороны и безопасности на период до 2015 года необходимо решение многих конкретных задач.

3.7 Поверка и калибровка средств измерений

Измерения, относящиеся к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, должны выполняться с применением средств измерений утвержденного типа, прошедших поверку. Сфера государственного регулирования обеспечения единства измерений представлена в разделе 1.4 настоящего пособия.

Средства измерений, не предназначенные для применения в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, могут подвергаться калибровке.

3.7.1 Поверка средств измерений

Поверка средств измерений (далее также – поверка) – совокупность операций, выполняемых в целях подтверждения соответствия средств измерений метрологическим требованиям.

91

Средства измерений, предназначенные для применения в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, до ввода в эксплуатацию, а также после ремонта подлежат первичной поверке, а в процессе эксплуатации – периодической поверке.

Применяющие средства измерений в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений юридические лица и индивидуальные предприниматели обязаны своевременно представлять эти средства измерений на поверку.

Поверку средств измерений осуществляют аккредитованные в установленном порядке в области обеспечения единства измерений юридические лица и индивидуальные предприниматели.

Правительством Российской Федерации устанавливается перечень средств измерений, поверка которых осуществляется только аккредитованными в установленном порядке в области обеспечения единства измерений государственными региональными центрами метрологии.

Результаты поверки средств измерений удостоверяются знаком поверки и (или) свидетельством о поверке. Конструкция средства измерений должна обеспечивать возможность нанесения знака поверки в месте, доступном для просмотра. Если особенности конструкции или условия эксплуатации средства измерений не позволяют нанести знак поверки непосредственно на средство измерений, он наносится на свидетельство о поверке.

Порядок проведения поверки средств измерений, требования к знаку поверки и содержанию свидетельства о поверке устанавливаются федеральным органом исполнительной власти, осуществляющим функции по выработке государственной политики и нормативно-правовому регулированию в области обеспечения единства измерений.

Сведения о результатах поверки средств измерений, предназначенных для применения в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, передаются в Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений проводящими поверку средств измерений юридическими лицами и индивидуальными предпринимателями.

Средства измерений, не предназначенные для применения в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, могут подвергаться поверке в добровольном порядке.

3.7.2 Калибровка средств измерений

Калибровка средств измерений – совокупность операций, выполняемых в целях определения действительных значений метрологических характеристик средств измерений.

Средства измерений, не предназначенные для применения в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, могут в добровольном порядке подвергаться калибровке.

Калибровка средств измерений выполняется с использованием эталонов единиц величин, прослеживаемых к государственным первичным эталонам соответствующих единиц величин, а при отсутствии соответствующих государственных первичных эталонов единиц величин – к национальным эталонам единиц величин иностранных государств.

92

Выполняющие калибровку средств измерений юридические лица и индивидуальные предприниматели в добровольном порядке могут быть аккредитованы в области обеспечения единства измерений.

Результаты калибровки средств измерений, выполненной аккредитованными в установленном порядке в области обеспечения единства измерений юридическими лицами или индивидуальными предпринимателями, могут быть использованы при поверке средств измерений.

3.7.3 Документы на методики поверки средств измерений

Поверка средств измерений осуществляется в соответствии с требованиями документов на методики поверки, которые классифицируются по видам: разделы технического описания, определяющего методику поверки, или инструкции по поверке в составе эксплуатационной документации (инструкции по поверке); национальные стандарты (ГОСТ, ГОСТ Р), рекомендации метрологических институтов

(Р).

Разделы технического описания, инструкции по поверке, рекомендации метрологических институтов предназначены для применения при поверке средств измерений в двух и более отраслях.

Разделы технического описания или инструкций по поверке разрабатывают организации – разработчики средств измерений при подготовке их к испытаниям или при пересмотре устаревшего документа по поверке.

Рекомендации по метрологии разрабатывают и утверждают метрологические научно-исследовательские институты Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии для поверки группы средств измерений. Методики метрологических институтов могут разрабатываться предприятиями и организациями.

Рекомендации метрологических институтов регистрируются в главном центре метрологической службы – ВНИИМС.

При утверждении типа средства измерения определяется документ, на основании которого проводится его поверка. Это решение определяет обязательность применения конкретного документа при поверке того или иного средства измерения.

Документам по поверке присваивают наименование поверяемых средств измерений и наименование объекта стандартизации, а также наименование системы ГСИ.

3.7.4 Содержание документа на методику поверки

Документы по поверке содержат вводную часть и следующие разделы: «Операции поверки», «Средства поверки», «Требования безопасности», «Условия поверки», «Подготовка к поверке», «Проведение поверки», «Обработка результатов измерений», «Оформление результатов поверки». Если необходимо, то после раздела «Средства поверки» включают раздел «Требования к квалификации поверителей», допускается объединять или исключать отдельные разделы.

Документы по поверке могут содержать приложения.

В вводной части устанавливают назначение документа о поверке и уточняют объект стандартизации и степень соответствия документа по поверке соответствующим документам международных организаций, а также может быть указан рекомендуемый межповерочный интервал периодической поверки.

93

Раздел «Операции поверки» содержит перечень наименований операций, проводимых в ходе поверки (табл. 10.), при этом предусматривается возможность прекращения поверки в случае получения отрицательных результатов при проведении той или иной операции. В разделе могут указываться сведения о нормах времени на проведение операций поверки.

Таблица 10

Операции поверки

В разделе «Средства поверки» приводят перечень эталонов и вспомогательных средств» поверки (поверочного оборудования) с указанием номера нормативных и технических документов, регламентирующих технические требования, и метрологические и основные технические характеристики этих средств.

Раздел «Требования к квалификации поверителей» содержит сведения об уровне квалификации (профессии, образовании, должности, практическом опыте и т. д.) лиц, допускаемых к проведению поверки, или дополнен перечнем обозначений и наименований документов, с которыми должен ознакомиться поверитель.

Раздел «Требования безопасности» устанавливает требования по обеспечению безопасности труда, нормы производственной санитарии и охраны окружающей среды при поверке. Здесь же указывают и сведения о необходимости отнесения процесса поверки к вредным или особо вредным условиям труда. Перечень физических величин, влияющих на метрологические характеристики поверяемых средств измерений с указанием номинальных: значений и допускаемых значений пределов отклонений от номинальных значений (пределов номинальных областей), приводят в разделе «Условия поверки».

Раздел «Подготовка к поверке» содержит перечень работ, которые проводят перед поверкой, и способы их выполнения.

Раздел «Проведение поверки», состоит из подразделов:

«Внешний осмотр» – определяет требования к поверяемым средствам измерений в части комплектности и внешнего вида;

«Опробование» – устанавливает перечень и описание операций, которые проводят с использованием или без использования средств измерений для проверки действия поверяемого средства измерений или действия и взаимодействия его отдельных частей и элементов;

«Определение (контроль) метрологических характеристик» – приводит описание операций и устанавливает наиболее рациональные методы определения (контроля) метрологических характеристик поверяемого средства измерений.

Описание каждой операции выделяют в отдельный пункт в последовательности, указанной в разделе «Операции поверки», с допускаемыми значениями определяемой (контролируемой) метрологической характеристики. Описание операции содержит наименование и метод поверки, схемы подключения, чертежи, указания о порядке проведения, формуляры, графики, таблицы с пояснением входящих в них

94

обозначений, указания о предельно допускаемой погрешности отсчета, рекомендации по числу значащих цифр, фиксируемых в протоколе, и т. п.

Если при проведении операций поверки необходимо вести протокол записи результатов измерений по определенной или произвольной форме, в приложении приводят форму протокола с указанием объема сведений, приводимых в нем.

Раздел «Обработка результатов измерений» включают в документы по поверке при наличии сложных способов обработки результатов измерений; если способы обработки результатов измерений установлены в других, той же или более высокой категории, документах, то в разделе (пункте) приводят ссылку на этот документ, например: обработка результатов измерений – по ГОСТ 8.207-76 [17].

Вразделе «Оформление результатов поверки» определяются требования к оформлению положительных и отрицательных результатов поверки. Так, например, положительные результаты следует оформить свидетельством о поверке и/или клеймением поверяемых средств измерений с указанием способов и мест нанесения поверительных клейм, а также требований к материалам для клеймения, или записью в паспорте результатов и даты поверки (при этом запись должна быть удостоверена клеймом).

Вслучае отрицательных результатов поверки средство измерений признается непригодным к применению, свидетельство аннулируется, клеймо гасится или в паспорт вносится запись. Кроме того, дается указание о выдаче извещения о непригодности и изъятии из обращения и эксплуатации поверяемого средства измерений, не подлежащего ремонту, или о проведении повторной поверки после ремонта.

Вкачестве приложений к документу на методики поверки могут привести: программу обработки результатов измерений на ЭВМ; методику расчета погрешности поверки, форму протокола записи результатов измерений; содержание и порядок записи в свидетельстве результатов поверки; примеры расчетов по обработке результатов измерений, таблицы и графики зависимости величины; пояснения терминов; научно-техническое обоснование требований к параметрам методики поверки; технические описания вспомогательных устройств и поверочных приспособлений и т. п.

Методика проведения поверки и оформление результатов поверки должны соответствовать указаниям нормативных и методических документов на методы и средства поверки.

Всоответствии с изменениями условий эксплуатации средств измерений и использования результатов измерений в производстве методики поверки средств измерений должны совершенствоваться для обеспечения готовности средств измерений функционировать в новых условиях с заданными характеристиками.

3.7.5Методы поверки средств измерений

Воснову классификации применяемых методов поверки положены следующие признаки, в соответствии с которыми средства измерений могут быть поверены:

– без использования компаратора (прибора сравнения), т. е. непосредственным сличением поверяемого средства измерений с рабочим эталоном того же вида;

– сличением поверяемого средства измерений с рабочим эталоном того же вида с помощью компаратора;

95

–прямым измерением поверяемым измерительным прибором величины, воспроизводимой рабочим эталоном — мерой;

–прямым измерением рабочим эталоном — измерительным прибором величины, воспроизводимой подвергаемой поверке мерой;

–косвенным измерением величины, воспроизводимой мерой или измеряемой прибором, подвергаемыми поверке;

–путем независимой (автономной) поверки.

Метод непосредственного сличения двух средств измерений без примене-

ния компарирующих или каких-либо других промежуточных приборов широко применяется при поверке различных средств измерений. Например, в области электрических и магнитных измерений этот метод применяют при определении метрологических характеристик измерительных приборов, предназначенных для измерения тока, напряжения, частоты и т. д.; в области измерения механических величин – давления.

Основой метода служит одновременное измерение одного и того же значения физической величины X аналогичными по роду измеряемой величины поверяемым прибором и рабочим эталоном.

При поверке данным методом устанавливают требуемое значение X, затем сравнивают показания поверяемого прибора Хп с показаниями Х0 рабочего эталона и определяют разность А = Хл — Х0.

Разность А равна абсолютной погрешности поверяемого прибора, которую, при необходимости, приводят к нормированному значению XN, например, для получения приведенной погрешности у = (А / XN) 100 %.

Этот метод может реализовываться двумя способами:

1.Регистрацией совмещений. При этом указатель поверяемого прибора путем изменения входного сигнала совмещают с проверяемой отметкой шкалы, а погрешность определяют расчетным путем как разность между показанием поверяемого прибора (рис. 3, а) и действительным значением, определяемым по показаниям рабочего эталона (рис. 3, б);

2.Отсчитыванием погрешности по шкале поверяемого прибора. При этом номинальное для поверяемой отметки шкалы значение размера физической величины устанавливают по рабочему эталону (рис. 4, а), а погрешность определяют по расстоянию между проверяемой отметкой поверяемого прибора и его указателем

(рис. 4, б).

Рис.3. Способ регистрации смещений

96

определением абсолютной погрешности Д как разности между показанием средства измерений Хп и действительным значением меры Х0;

предварительной установкой размера меры X0i, равного номинальному для данного показания поверяемого средства измерений последующим показаниям Хп1 по его отсчетному устройству с определением погрешности А как разности Xnj – X0j. Реализация первого способа, обладающего рядом преимуществ, может быть осуществлена только при наличии магазина мер, позволяющего достаточно плавно изменять воспроизводимую или физическую величину.

В поверочной деятельности широко применяют метод косвенных измерений величины, воспроизводимой мерой или измеряемой прибором. При реализации этого метода о действительном размере меры и измеряемой поверяемым прибором величине судят на основании прямых измерений нескольких величин, связанных с искомой величиной определенной зависимостью. Метод применяется тогда, когда действительные значения величин, воспроизводимые или измеряемые поверяемым средством измерений, невозможно определить прямым измерением или когда косвенные измерения более просты или более точны по сравнению с прямыми. На основании прямых измерений и по их данным выполняют расчет. Только путем расчета, основанного на определенных зависимостях между искомой величиной и результатами прямых измерений, определяют значение величины, т. е. находят результат косвенного измерения.

При выполнении поверки методом косвенных измерений величин, измеряемых поверяемыми приборами или воспроизводимы подвергаемыми поверке мерами, следует учитывать тот факт, что конечный результат косвенного измерения определяется составляющими погрешностями прямых измерений.

Независимая (автономная) поверка, т. е. поверка без применения эталонов, возникла при разработке особо точных средств измерений, которые не могут быть поверены ни одним из рассмотренных методов ввиду отсутствия еще более точных средств измерений с соответствующими пределами измерения.

При комплектной поверке средство измерений поверяют в полном комплекте его составных частей, без нарушения взаимосвязи между ними. Погрешности, которые при этом определяют, рассматривают как погрешности, свойственные поверяемому средству измерений как единому целому. При этом средство измерений находится в условиях, максимально приближенных к реальным условиям эксплуатации, что позволяет в ходе поверки попутно выявить многие присущие поверяемому средству измерений недостатки: дефекты внутреннего монтажа, неисправности переключающих устройств и т. п. С учетом простоты и приемлемой достоверности результатов комплектной поверке всегда, когда это возможно, отдают предпочтение.

В случае невозможности реализации комплектной поверки, ввиду отсутствия рабочего эталона, несоответствия его требованиям точности или пределам измере-

ний, применяют поэлементную поверку. Поэлементная поверка средства измере-

ний – это поверка, при которой его погрешности определяют по погрешностям отдельных частей. Затем по полученным данным расчетным путем определяют погрешности, свойственные поверяемому средству измерений как единому целому.

При этом предполагают, что закономерности взаимодействия отдельных частей средства измерений точно известны, а возможности посторонних влияний на его

98

показания исключены или поддаются точному учету. Область применения поэлементной поверки обширна и в ряде случаев оказывается единственно возможной.

Весьма широко поэлементную поверку используют при поверке сложных средств измерений, состоящих из компаратора со встроенными в него рабочими эталонами – мерами. Следует особо отметить, что по результатам поэлементной поверки, если действительная погрешность превышает допускаемую, можно непосредственно установить причину неисправности средства измерений.

3.7.6 Поверочные схемы

Роль поверочных схем. Для обеспечения единства измерений необходимо не только применение узаконенных единиц величин, но и важно, чтобы размер единиц был одинаковым. Для этого следует воспроизводить единицы с максимально возможной точностью с помощью технических средств, хранить единицу в состоянии, обеспечивающем неизменность размера во времени, и регулярно передавать размер единицы всем другим средствам измерений, проградуированным в этой единице.

Возникает необходимость создания иерархических систем, в которых технические средства, расположенные в определенном порядке в соответствии с их точностью, участвуют в последовательной передаче размера единицы от эталона всем средствам измерений этой величины.

Эта система характеризует прослеживаемость при измерениях. Прослеживаемость – это свойство эталона единицы величины или средства

измерений, заключающееся в документально подтвержденном установлении их связи с государственным первичным эталоном соответствующей единицы величины посредством сличения эталонов единиц величин, поверки, калибровки средств измерений.

Следует обратить внимание также на следующие термины:

–передача единицы величины – приведение единицы величины, хранимой средством измерений, к единице величины, воспроизводимой эталоном данной единицы величины или стандартным образцом;

–эталон единицы величины – техническое средство, предназначенное для воспроизведения, хранения и передачи единицы величины;

–государственный эталон единицы величины – эталон единицы величины, находящийся в федеральной собственности;

–государственный первичный эталон единицы величины – государственный эталон единицы величины, обеспечивающий воспроизведение, хранение и передачу единицы величины с наивысшей в Российской Федерации точностью, утверждаемый в этом качестве в установленном порядке и применяемый в качестве исходного на территории Российской Федерации.

Схема передачи размеров единиц от первичного эталона рабочим средствам измерений представлена на рис. 5. Порядок передачи устанавливается документами специального вида, называемыми поверочными схемами.

Поверочная схема – это утвержденный в установленном порядке документ, регламентирующий средства, методы и точность передачи размера единицы физической величины от государственного эталона или исходного рабочего эталона к рабочим средствам измерений.

Поверочную схему необходимо рассматривать как:

99

–отражение научного и технического потенциала метрологии и измерительной техники;

–один из главных объектов метрологии, так как разработка и реализация поверочных схем – одна из основных функций метрологической службы;

–руководящий принцип организации и управления деятельностью метрологической службой.

Передача размеров единиц величин от эталонов рабочим средствам измерений позволяет осуществить их поверку.

Различают государственные и локальные поверочные схемы органов государственной метрологической службы и метрологической службы юридических лиц.

Государственные поверочные схемы. Разработка государственных поверочных схем для средств измерений физической величины осуществляет главный центр государственных эталонов, являющийся хранителем государственного эталона единицы этой величины.

При отсутствии государственного эталона разработку осуществляет центр, головной в данной области измерений. К разработке схемы в качестве соисполнителей могут привлекаться головные (базовые) организации метрологических служб министерств.

Входе разработки государственной поверочной схемы необходимо обосновать оптимальность ее структуры (виды вторичных эталонов, число разрядов рабочих эталонов и т. д.) с учетом: оптимальных соотношений погрешностей поверяемого и рабочего эталона, вероятности признания годным неисправного средства измерений; допускаемого отношения числа исправных, но забракованных средств к общему числу исправных средств и т. д.

Государственную поверочную схему разрабатывают в качестве национального стандарта.

Поверочные схемы оформляют в виде чертежа, дополняя эталоны пределом допускаемой погрешности средств измерений при соответствующей доверительной вероятности 0,90; 0,95 или 0,99, метрологические характеристики и, в частности, погрешности рабочих средств измерений – пределом допускаемой погрешности средств измерений. Форма выражения погрешности рабочих эталонов и рабочих средств измерений в одной поверочной схеме должна быть одинаковой.

Вповерочных схемах наименования средств измерений, их номинальные значения или диапазоны значений физических величин и погрешности должны соответствовать требованиям для государственных эталонов; для рабочих эталонов; для рабочих средств измерений соответственно.

На поверочной схеме также указывают один из методов поверки средств измерений: непосредственного сличения или сличения при помощи компаратора или других средств сравнения; прямых или косвенных измерений. В случае проведения градуировки средств измерений во время поверки делают ссылку в тексте.

На чертеже поверочной схемы наименование государственного эталона заключают в прямоугольник, образованный двойной линией, а вторичные эталоны, рабочие эталоны и рабочие средства измерений — в прямоугольники, образованные одинарной линией. Наименование методов поверки помещают в горизонтальные овалы между наименованиями поверяемого средства измерений и эталоном.

100