Лекция 14
Эталоны и поверочные схемы. Поверка и калибровка.
Проверка и калибровка средств измерения
Статья 1 федерального закона «Об обеспечении единства измерений».
Поверка средств измерений – установление органом государственной метрологической службы (или другим официально уполномоченным органом, организацией) пригодности средства измерений к применению на основании экспериментально определяемых метрологических характеристик и подтверждения их соответствия установленным обязательным требованиям.
Примечания
1 Поверку исходных эталонов органов государственной метрологической службы и уникальных средств измерений (которые не могут быть поверены этими органами) осуществляет ГНМЦ (по специализации).
2 Поверке подвергают средства измерений, подлежащие государственному метрологическому контролю и надзору.
3 При поверке используют эталон. Поверку проводят в соответствии с обязательными требованиями, установленными нормативными документами по поверке. Поверку проводят специально обученные специалисты, аттестованные в качестве поверителей органами Государственной метрологической службы.
4 Результаты поверки средств измерений, признанных годными к применению, оформляют выдачей свидетельства о поверке, нанесением поверительного клейма или иными способами, установленными нормативными документами по поверке.
5 Другими официально уполномоченными органами, которым может быть предоставлено право проведения поверки, являются аккредитованные метрологические службы юридических лиц.
Аккредитация на право поверки средств измерений проводится уполномоченным на то государственным органом управления.
Калибровка средств измерений – совокупность операций, устанавливающих соотношение между значением величины, полученным с помощью данного средства измерений и соответствующим значением величины, определенным с помощью эталона с целью определения действительных метрологических характеристик этого средства измерений.
Примечания
1 Калибровке могут подвергаться средства измерений, не подлежащие государственному метрологическому контролю и надзору.
2 Результаты калибровки позволяют определить действительные значения измеряемой величины, показываемые средством измерений, или поправки к его показаниям, или оценить погрешность этих средств. При калибровке могут быть определены и другие метрологические характеристики.
3 Результаты калибровки средств измерений удостоверяются калибровочным знаком, наносимым на средства измерений, или сертификатом о калибровке, а также записью в эксплуатационных документах. Сертификат о калибровке представляет собой документ, удостоверяющий факт и результаты калибровки средства измерений, который выдается организацией, осуществляющей калибровку.
Таким образом можно сказать, что поверка и калибровка – это одна и та же совокупность операций, но проводимая различными органами.
Поверка проводится ГМС РФ
Калибровка проводится МС юридических лиц, отелов лабораторий и т. д.
Сфера распространения поверки приборов регламентируется статьёй 13-й закона об обеспечении единства измерений.
В основе Поверки и калибровки лежат поверочные схемы.
Поверочные схемы
Поверочная схема для средств измерений – нормативный документ, устанавливающий соподчинение средств измерений, участвующих в передаче размера единицы от эталона рабочим средствам измерений (с указанием методов и погрешности при передаче).
Примечание
Различают государственные и локальные поверочные схемы
Классифицируем поверочные схемы:
1. Государственные поверочные схемы – для всех средств измерения в Российской Федерации.
2. Локальные поверочные схемы – региональные, отраслевые, ведомственные, для отдельного предприятия.
Элементы поверочных схем:
1. Эталонные
2. Метод передачи размера физической величины.
3. Рабочие средства измерения.
Замечания
В старой нормативной документации был четвёртый элемент «образцовое средство измерения».
Эталоны (как элементы поверочной схемы).
Верхним уровнем любой поверочной схемы является эталон физической величины.
Определение:
Эталон единицы физической величины ‑ средство измерений (или комплекс средств измерений), предназначенное для воспроизведения и (или) хранения единицы и передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений и утвержденное в качестве эталона в установленном порядке.
Примечания
1 Конструкция эталона, его свойства и способ воспроизведения единицы определяются природой данной физической величины и уровнем развития измерительной техники в данной области измерений.
2 Эталон должен обладать, по крайней мере, тремя тесно связанными друг с другом существенными признаками (по ) ‑ неизменностью, воспроизводимостью и сличаемостью.
Дадим некоторые определения:
Примечание:
В случае, когда одним первичным эталоном технически нецелесообразно обслуживать весь диапазон измеряемой величины, создают несколько первичных эталонов, охватывающих части этого диапазона с таким расчетом, чтобы был охвачен весь диапазон. В этом случае проводят согласование размеров единиц, воспроизводимых "соседними" первичными эталонами.
[Государственный] специальный эталон – первичный эталон, предназначенный для воспроизведения размера физической величины в особых условиях (низкие, высокие температуры, давления).
Примечание:
Эталон становится государственным после признания его в качестве исходного (первичного) уполномоченным на то государственным органом.
Международный эталон ‑ эталон, принятый по международному соглашению в качестве международной основы для согласования с ним размеров единиц, воспроизводимых и хранимых национальными эталонами.
Пример:
Международный прототип килограмма, хранимый в МБМВ, утвержден 1-й Генеральной конференцией по мерам и весам (ГКМВ).
Вторичный эталон – эталон, получающий размер единицы непосредственно от первичного эталона данной единицы.
Эталон-копия, эталон-свидетель, рабочий эталон 1-го разряда, эталон сравнения являются вторичными эталонами.
Эталон-копия – вторичный эталон, предназначенный для передачи размеров единиц рабочим эталонам.
Пример – эталон длины из нержавеющей стали.
Эталон-свидетель – вторичный эталон, предназначенный для проверки сохранности государственного эталона и замены его в случае порчи или утраты
Важно! Эталон-свидетель создаётся в случае, если государственный эталон является невоспроизводимым, например, эталон массы.
Эталон сравнения – вторичный эталон, применяемый для сличения эталонов, которые не могут быть непосредственно сличены друг с другом.
Пример – нормальный элемент, применяемый для сличения государственного (Российской Федерации) эталона вольта с международным эталоном.
Таким образом три перечисленных всегда вторичных эталона участвуют только в поддержании эталонной базы и не участвуют в передаче размера единицы физической величины рабочим средствам измерения.
Поэтому в ряде последних метрологических документов, в частности, в рекомендации РМГ 29-99, среди первичных эталонов не выделяют специальные, а среди вторичных эталонов эталоны-свидетели, эталоны-копии и эталоны сравнения. Однако эти термины широко встречаются в метрологической практике и технической документации.
Рабочий эталон ‑ эталон, предназначенный для передачи размера единицы рабочим средствам измерений.
Примечания
1 Термин рабочий эталон заменил собой термин образцовое средство измерений (ОСИ), что сделано в целях упорядочения терминологии и приближения ее к международной.
2 При необходимости рабочие эталоны подразделяют на разряды (1-й, 2-й, ..., n-й), как это было принято для ОСИ. В этом случае передачу размера единицы осуществляют через цепочку соподчиненных по разрядам рабочих эталонов. При этом от последнего рабочего эталона в этой цепочке размер единицы передают рабочему средству измерений.
Для метрологической цели – обеспечения единства измерений – создаются эталоны основных единиц физических величин, построенные, как правило, в соответствии с их определением и обеспечивающие наивысшую точность, доступную на данный момент.
В основе воспроизведения размеров единиц основных величин лежат высокостабильные физические явления (преимущественно квантовые). Однако, как показала практика, для производных единиц также целесообразно создавать эталоны, основанные на физических явлениях, а не реализовывать передачу размера в соответствии с определяющим уравнением.
Поэтому наряду с эталонами основных единиц, существуют также эталоны производных единиц: эталоны напряжения, ёмкости, индуктивности, сопротивления и т. п.
На сегодняшний день эталонная база Российской Федерации составляет более 230 государственных эталонов.
Главным при создании эталонов является обеспечение наивысшей возможной точности.
Поэтому эталон метра по существу базируется на эталоне времени.
А эталон единицы силы тока – ампера с 1992 года в Российской Федерации не соответствует определению ампера (ГОСТ 8.022-91 «Государственный первичный эталон и государственная поверочная схема для средств измерения силы тока в диапозоне 10-16 – 30 А»). Сегодня для этого используется квантовый эффект Джозефсона.
Метод передачи – каким образом размер передаётся вниз по пирамиде эталонов (он первичного эталона в эталону n-го разряда).
При всём многообразии физических величин, эталонов и прочего, методы передачи размера сводятся к следующим:
1. Непосредственное сличение, т. е. измерение известной меры другим средством измерения. Таким образом, речь идёт о сличении показаний рабочего средства измерений и рабочего эталона (образцового средства измерения) без использования компаратора (прибора сравнения).
2. Сличение средства измерения с рабочим эталоном с помощью компаратора. Например: поверка гирь на рычажных весах, измерение биений частот генератора и пр.
3. Прямое измерение рабочим средством измерения физической величины, воспроизводимой рабочим эталоном.
4. Косвенным измерением физической величины, воспроизводимой рабочим эталоном. Например, измерение тока по силе взаимодействия катушек индуктивности.
Очевидно, что с течением времени метрологические характеристики средств измерения изменяются. Поэтому через определённое время поверка должна производиться вновь.
Межповерочный интервал – промежуток времени, по истечении которого средство измерения должно быть подвергнуто поверке независимо от его технического состояния.
Определение межповерочного интервала является функцией организации проводящей поверку.
Рекомендовано устанавливать межповерочный интервал либо в часах наработки, либо в календарном времени (месяцах) используя следующий ряд чисел:
1; 1.5; 2; 3; 4; 5; 9; 12; 18; 24; 36
То же самое верно для межкалибровочных интервалов.
Три вида назначения межповерочных интервалов:
1. Назначение единого межповерочного интервала для всех средств измерения данного типа. Принимается Госстандартом РФ при утверждении типа средства измерения по результатам испытаний.
Обычно это статистические темы, использующие такие понятия, как вероятность безотказной работы в течение определённого промежутка времени t, интенсивность отказов λ1, время (среднее) наработки на отказ.
Испытания проводятся на однородных группах n приборов.
2. Назначение межповерочных интервалов в соответствии с конкретными условиями эксплуатации средств измерения (например, сильно отличающихся от нормальных).
3. Индивидуальные межповерочные интервалы для особо ответственных средств измерения (например, система безопасности на АЭС).
