Метрология. МЕТРОЛОГИЯ. Роль метрологии, стандартизации и сертификации
 Скачать 0.59 Mb.
|
|
Эталон – это высокоточное средство измерения, предназначенное для воспроизведения и хранения единицы ФВ с целью передачи ее размера другим средствам измерений (СИ) данной величины. Эталон должен обладать взаимосвязанными свойствами: воспроизводимость – возможность воспроизведения единицы физической величины; неизменность — свойство эталона удерживать неизменным размер воспроизводимой им единицы в течение длительного интервала времени; сличаемость – предполагает, что эталоны по своему устройству и действию не вносят каких-либо искажений в результаты сличений и сами не претерпевают изменений при проведении сличения. По своему метрологическому назначению эталоны делятся: Первичный эталон – воспроизводит единицу ФВ с наивысшей точностью, возможной в данной области измерений. Специальные эталоны, обеспечивающие воспроизведение единицы физической величины в особых условиях; Вторичные эталоны, значения которых устанавливаются по первичным эталонам. Вторичные эталоны подразделяются на три вида: Эталон-копия представляет собой копию государственного эталона. Эталон- копия предназначен для передачи размера единицы рабочим эталонам. Эталон сравнения применяется для сличения эталонов, которые по тем или иным причинам не могут быть непосредственно сличаемы друг с другом. Эталон-свидетель предназначен для проверки сохранности и неизменности государственного эталона и замены его в случае порчи или утраты. Рабочие эталоны – воспринимают размер единицы от вторичных эталонов и в свою очередь служат для передачи размера менее точному рабочему эталону (эталону более низкого разряда) и рабочим средствам измерений. Эталонная база России имеет около 120 государственных эталонов и более 250 вторичных эталонов единиц физических величин, размещенных в ведущих метрологических научно-исследовательских институтах страны. Кроме национальных эталонов единиц физических величин существуют международные эталоны, которые хранятся в Международном бюро мер и весов. Обеспечение правильной передачи размера единиц физических величин во всех звеньях метрологической цепи осуществляется посредством поверочных схем. 17 Поверочная схема – это нормативный документ, который устанавливает соподчинение средств измерений, участвующих в передаче размера единицы от эталона к рабочим средствам измерений (с указанием методов и погрешности при передаче). Различают государственные и локальные поверочные схемы. Государственная поверочная схема передачи единиц измерения физических величин от эталонов к образцовым и рабочим средствам измерений представлена на рисунке. Между разрядами рабочих эталонов существует соподчиненность: рабочие эталоны 1 разряда поверяются, как правило, непосредственно по вторичным эталонам, рабочие эталоны 2-го и последующих разрядов подлежат поверке по рабочим эталонам непосредственно предшествующих разрядов. 18 Технически процедура поверки представляет собой сравнение числового значения физической величины, измеренной поверяемым средством измерения, со значением, измеренным средством измерения более высокой точности эталоном. При этом погрешность эталона должна быть в три раза меньше погрешности поверяемого средства измерения. В соответствии с документом ПР 50.2.006-94 «Порядок проведения поверки средств измерений» эти средства могут быть подвергнуты первичной, периодической, внеочередной и инспекционной поверке. Первичной поверке подлежат средства измерения утвержденных типов при выпуске из производства и ремонта, а также при ввозе по импорту. Поверке подлежит, как правило, каждый экземпляр средства измерения. В обоснованных случаях допускается выборочная поверка. Первичной поверке могут не подвергаться средства измерения при ввозе по импорту на основании заключенных международных соглашений о признании результатов поверки, проведенной в зарубежных странах. Первичную поверку органы Государственной метрологической службы могут проводить на контрольно-поверочных пунктах, организуемых юридическими лицами, выпускающими и ремонтирующими средства измерения. Результаты первичной поверки действительны в течение межповерочного интервала. Периодической поверке через определенные межповерочные интервалы подлежит каждый экземпляр средств измерения, находящийся в эксплуатации или на хранении. Средства измерения, находящиеся на длительном хранении, периодической поверке могут не подвергаться. Пользователь должен представить средство измерения на поверку расконсервированным, с техническим описанием, инструкцией по эксплуатации, методикой поверки, паспортом или свидетельством о последней поверке и необходимыми комплектующими устройствами. Органы Государственной метрологической службы и юридические лица обязаны вести учет результатов периодических поверок. Эти органы по согласованию с метрологической службой юридического лица могут корректировать межповерочный интервал с учетом специфики применения средства измерения. В случае разногласий в данном вопросе заключение на основании исследований дают ГНМЦ. Периодическая поверка может проводиться на территории пользователя средством измерения, органа Государственной метрологической службы или юридического лица, аккредитованного на право поверки. Место поверки выбирает пользователь, исходя из экономических соображений и возможности транспортировки поверяемых средств измерения и эталонов. Внеочередная поверка средств измерения выполняется в процессе их эксплуатации (хранения) в следующих случаях: -при повреждении поверительного клейма; -утрате свидетельства о поверке; -вводе в эксплуатацию после длительного хранения (более одного межповерочного интервала); -проведении повторной юстировки или настройки; -известном или предполагаемом ударном воздействии или неудовлетворительной работе. Инспекционная поверка проводится для выявления пригодности средств измерения к применению при осуществлении государственного метрологического 19 надзора. Она выполняется в присутствии представителя проверяемого юридического или физического лица. Результаты поверки отражают в акте. Инспекционную поверку можно проводить не в полном объеме, предусмотренном методикой поверки. Средства измерений, не прошедшие поверки, неисправные, в том числе имеющие внешние повреждения или своевременно не поверенные, к эксплуатации не допускаются. Калибровка средств измерений. Если средства измерения не входят в сферу распространения государственного контроля и надзора, то при выпуске из производства или ремонта, при ввозе по импорту, при эксплуатации, прокате и продаже они могут подвергаться калибровке. Калибровку средств измерения выполняют калибровочные лаборатории, или, в соответствии с принятой в России терминологией, «метрологические службы юридических лиц», с использованием эталонов, соподчиненных с государственными эталонами единиц величин. Результаты калибровки удостоверяются калибровочным знаком, наносимым на средства измерения, или сертификатом о калибровке, а также записью в эксплуатационных документах. Метрологические службы юридических лиц могут быть аккредитованы на право проведения калибровочных работ ГНМЦ или органами Государственной метрологической службы в соответствии с документом ПР 50.2.018-95 «Порядок аккредитации метрологических служб юридических лиц на право проведения калибровочных работ». Аккредитованным метрологическим службам юридических лиц предоставляется право выдавать сертификаты о калибровке от имени органов и организаций, которые их аккредитовали. При рассмотрении споров в суде, арбитражном суде, органах государственного управления оформленные надлежащим образом результаты калибровки могут быть использованы в качестве доказательств. § 11. ПОВЕРКА И КАЛИБРОВКА Контроль сохранности и экспериментальное определение метрологических характеристик средств измерений могут быть осуществлены двумя видами испытаний: поверкой и калибровкой средств измерений (СИ). Федеральный закон от 26 июня 2008 г. N 102-ФЗ "Об обеспечении единства измерений" дает следующее определение этим понятиям: Поверка средств измерений – это совокупность операций, выполняемых в целях подтверждения соответствия средств измерений метрологическим требованиям. Любая процедура ПОВЕРКИ может быть разделена на два этапа: I этап - определение действительных значений метрологических характеристик средства измерений, т.е. осуществление калибровки, и II этап - сравнение полученных значений с установленными требованиями, по результатам которого делается вывод о соответствии или несоответствии СИ данным требованиям. Калибровка средств измерений - это комплекс действий и операций, определяющих и подтверждающих настоящие (действительные) значения 20 метрологических характеристик и (или) пригодность средств измерений, не подвергающихся государственному метрологическому контролю. Пригодность средства измерений - это характеристика, определяющаяся соответствием метрологических характеристик средства измерения утвержденным (в нормативных документах, либо заказчиком) техническим требованиям Калибровочная лаборатория определяет пригодность средства измерений. Калибровка, в отличие от поверки и метрологической аттестации средств измерений, может осуществляться любой метрологической службой при условии, что у нее есть возможность обеспечить соответствующие условия для проведения калибровки. Калибровка осуществляется на добровольной основе и может быть проведена даже метрологической службой предприятия. Основное требование к метрологической службе - обеспечение соответствия рабочего средства измерений государственному эталону, т. е. калибровка входит в состав национальной системы обеспечения единства измерений. Выделяют четыре метода поверки (калибровки) средств измерений: 1) метод непосредственного сравнения с эталоном; 2) метод сличения при помощи компьютера; 3) метод прямых измерений величины; 4) метод косвенных измерений величины. Метод непосредственного сличения с эталоном средства измерений, подвергаемого калибровке, с соответствующим эталоном определенного разряда практикуется для различных средств измерений в таких сферах, как электрические измерения, магнитные измерения, определение напряжения, частоты и силы тока. Данный метод базируется на осуществлении измерений одной и той же физической величины калибруемым (поверяемым) прибором и эталонным прибором одновременно. Погрешность калибруемого (поверяемого) прибора вычисляется как разность показаний калибруемого прибора и эталонного прибора (т. е. показания эталонного прибора принимаются за настоящее значение измеряемой физической величины). Преимущества метода непосредственного сличения с эталоном: 1) простота; 2) наглядность; 3) возможность автоматической калибровки (поверки); 4) возможность проведения калибровки с помощью ограниченного количества приборов и оборудования. Метод сличения с помощью компьютера - осуществляется с использованием компаратора - специального прибора, посредством которого проводится сравнение показаний калибруемого (поверяемого) средства измерений и показаний эталонного средства измерений. Необходимость использования компаратора обусловливается невозможностью провести непосредственное сравнение показаний средств измерений, измеряющих одну и ту же физическую величину. Компаратором может быть средство измерения, одинаково воспринимающее сигналы эталонного средства измерения и калибруемого (поверяемого) прибора. Преимущество данного метода в последовательности во времени сравнения величин. Метод прямых измерений величины - используется в случаях, когда есть возможность провести сравнение калибруемого средства измерения с эталонным в установленных пределах измерений. Метод прямых измерений базируется на том же 21 принципе, что и метод непосредственного сличения. Различие между этими методами состоит в том, что при помощи метода прямых измерений осуществляется сравнение на всех числовых отметках каждого диапазона (поддиапазона). Метод косвенных измерений - используется в случаях, когда настоящие (действительные) значения измеряемых физических величин невозможно получить посредством прямых измерений или когда косвенные измерения выше по точности, чем прямые измерения. При использовании данного метода для получения искомого значения сначала ищут значения величин, связанных с искомой величиной известной функциональной зависимостью. А затем на основании этой зависимости находится расчетным путем искомое значение. Метод косвенных измерений, как правило, используется в установках автоматизированной калибровки (поверки). Для того чтобы передача размеров единиц измерений рабочим приборам от эталонов единиц измерений осуществлялась без больших погрешностей, составляются и применяются поверочные схемы. Поверочные схемы - это нормативный документ, в котором утверждается соподчинение средств измерений, принимающих участие в процессе передачи размера единицы измерений физической величины от эталона к рабочим средствам измерений посредством определенных методов и с указанием погрешности. Поверочные схемы утверждают метрологическое подчинение государственного эталона, разрядных эталонов и средств измерений. Поверочные схемы разделяют на: 1) государственные поверочные схемы; 2) ведомственные поверочные схемы; 3) локальные поверочные схемы. § 12. СИСТЕМА ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ЕДИНИЦ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН И ПЕРЕДАЧИ РАЗМЕРА СРЕДСТВАМ ИЗМЕРЕНИЙ. Система воспроизведения единиц физических величин и передачи информации об их размерах всем без исключения средствам измерений в стране составляет техническую базу обеспечения единства измерений Российской Федерации. Измерительная процедура сводится к сравнению неизвестного размера физической величины с известным, в качестве которого выступает размер соответствующей единицы Международной системы. Воспроизведение единицы представляет собой совокупность операций по материализации единицы физической величины с наивысшей в стране точностью с помощью государственного эталона или исходного рабочего эталона. Различают воспроизведение основных и производных единиц. Размеры единиц могут воспроизводиться там же, где выполняются измерения (децентрализованный способ), либо информация о них должна передаваться с централизованного места их хранения или воспроизведения (централизованный способ). Децентрализовано воспроизводятся единицы многих производных физических величин. Основные единицы сейчас воспроизводятся только централизованно. Передача размера единицы представляет собой приведение размера единицы физической величины, хранимой поверяемым средством измерений, к размеру единицы, воспроизводимой или хранимой эталоном. Передача размера осуществляется при сличении этих единиц. При передаче информации о размере единиц обширному 22 парку средств измерений приходится прибегать к многоступенчатой процедуре. В качестве методов передачи информации о размере единиц используют методы непосредственного сличения (т. е. сличения меры с мерой или показаний двух приборов), а также сличение с помощью компаратора. Непосредственное сличение применяют, как правило, для менее точных мер. Непосредственно сличать можно только штриховые меры длины (линейка, брусковые метры, рулетки), меры вместимости (измерительные цилиндры, пипетки, мерные колбы и пр.). Для более точной поверки используют приборы сравнения компарирующие устройства. Наиболее часто применяют следующие компараторы: образцовые весы различных разрядов (при поверке гирь), мосты постоянного и переменного тока (при сличении мер сопротивления и ЭДС нормальных элементов). Передача размеров единиц физических величин от эталонов рабочим мерам и измерительным приборам осуществляется с помощью рабочих эталонов. Выбор средств измерений При выборе средств измерений учитывают совокупность метрологических (цена деления, погрешность, пределы измерений, измерительное усилие), эксплуатационных и экономических показателей, к которым относятся: массовость (повторяемость измеряемых размеров) и доступность их для контроля; стоимость и надежность средства измерения; метод измерения; время, затрачиваемое на настройку и процесс измерения; масса, габаритные размеры, рабочая нагрузка; жесткость объекта контроля, шероховатость его поверхности; режим работы и т. д. Основная трудность технико-экономического подхода при выборе СИ заключается в том, что сам процесс измерения не сопровождается непосредственным созданием материальных ценностей. Комплексность задачи выбора средств измерения определила необходимость разработки различных способов выбора средств измерения. Прежде всего, выбранное средство измерения должно соответствовать по своей конструкции и габаритам для установки измеряемой детали и подходов измерительных устройств к измеряемой величине. В массовом производстве основными средствами измерения являются высокопроизводительные механизированные и автоматизированные средства измерения и контроля. В серийном производстве основными средствами измерения и контроля служат предельные калибры, шаблоны, специальные контрольные приспособления и при необходимости – универсальные средства измерения. В мелкосерийном и индивидуальном производстве основными являются универсальные средства измерения. По метрологическим характеристикам выбираемыми параметрами средств измерений являются предельная погрешность измерения (ее часто называют пределом допускаемой погрешности), а также цена деления шкалы измерительного средства. В соответствии с требованиями ГОСТ 8.051-81 установлены соотношения между заданными допусками на измеряемые (контролируемые) размеры, определенного номинального размера и квалитета, и допускаемыми погрешностями измерения, определяющими действительный размер измеряемой величины. Цена деления шкалы выбирается с учетом заданной точности измерения. Например, если размер задан с точностью до 0,01 мм, то прибор выбирается с ценой 23 деления шкалы 0,01 мм. Принятие более грубой шкалы вносит дополнительные субъективные погрешности, а более точной – удорожает средство измерения. При контроле технологических процессов используют средства измерения с ценой деления не более 1/6 допуска на изготовление. При решении комплексной задачи выбора средств измерения, помимо технических параметров, решается задача по обеспечению минимальных затрат. Главным фактором при выборе средства измерения является допускаемая погрешность измерения. Чем ближе значение предельной погрешности измерительного средства к значению допускаемой погрешности измерения, тем менее трудоемким и более дешевым будет измерение. Значения размеров, полученных при измерении с погрешностью, не превышающей допускаемую погрешность измерения, принимаются за действительные. § 13. МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ СЛУЖБЫ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ ЕДИНСТВО ИЗМЕРЕНИЯ |