Метрология. Учебное пособие. 2006 г. Введение 2 Глава измерение физических величин 4 Объекты измерений 4
Скачать 1.42 Mb.
|
3.3. Метрологическое обеспечениеРешение важнейших научно-технических задач, в том числе проблемы обеспечения качества продукции, в значительной степени зависит от достижения единства и точности измерений. Под метрологическим обеспечением (МО) понимают установление и применение научных и организационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой точности измерений. Понятие «метрологическое обеспечение» применяется, как правило, по отношению к измерениям. В то же время допускают использование термина «метрологическое обеспечение технологического процесса (производства, организации)», подразумевая при этом МО измерений в данном процессе, производстве, организации. Основы метрологического обеспеченияРаботы по метрологическому обеспечению проводят на всех стадиях жизненного цикла продукции (или услуги). МО включает выполнение следующих основных работ: установление рациональной номенклатуры измеряемых параметров и оптимальных норм точности измерений при контроле качества продукции и управлении процессами; выбор средств измерений, испытаний и контроля; разработка, внедрение и аттестация современных методик выполнения измерения, испытаний и контроля (МВИ); поверка, калибровка и метрологическая аттестация средств измерений, применяемых на предприятии; контроль за состоянием, применением и ремонтом средств измерений, а также за соблюдением метрологических правил и норм на предприятии; внедрение международных, государственных и отраслевых стандартов, а также иных нормативных документов Госстандарта; проведение метрологической экспертизы нормативной, конструкторской и технологической документации; проведение анализа состояния измерений, разработка на его основе и осуществление мероприятий по совершенствованию МО; подготовка работников соответствующих служб и подразделений предприятия к выполнению контрольно-измерительных операций. Метрологическое обеспечение включает в себя научные, организационные, нормативно-правовые и технические основы. Их краткое содержание показано на рис. 3.2. Рис. 3.2. Основы метрологического обеспечения Научной основой МО является наука метрология. Значимость и ответственность измерений и измерительной информации обусловливают необходимость установления в законодательном порядке комплекса правовых и нормативных актов и положений. Правовая основа обеспечения единства измерений в России установлена Законом «Об обеспечении единства измерений», основные цели принятии которого (1993 г.) заключаются в регулировании отношений государственных органов управления с юридическими и физическими лицами по вопросам изготовления, выпуска, эксплуатации, ремонта, продажи и импорта средств измерений; защите прав и законных интересов граждан, установленного правопорядка и экономики России от отрицательных последствий недостоверных результатов измерений; содействии прогрессу на основе создания и применения государственных эталонов единиц физических величин; гармонизации российской системы измерений с мировой практикой. Закон «Об обеспечении единства измерений» детализирует и развивает статью 71 Конституции России, касающейся основ метрологической деятельности в стране. Она устанавливает, что в федеральном ведении находятся стандарты, эталоны, метрическая система и исчисление времени, и закрепляет централизованное руководство основными вопросами законодательной метрологии. Закон «Об обеспечении единства измерений» определяет, что в России допускаются к применению единицы величин Международной системы единиц, принятой Генеральной конференцией по мерам и весам. Государственные эталоны единиц величин используются в качестве исходных для передачи их размеров всем средствам измерений данных величин на территории России. Закон требует, чтобы средства измерений соответствовали условиям эксплуатации и установленным требованиям, разрабатываемым на основе рекомендации Госстандарта. Измерения необходимо осуществлять в соответствии с аттестованными в установленном порядке методиками. Нормативной основой МО являются нормативные документы по обеспечению единства измерений. К ним относят государственные стандарты, международные (региональные) стандарты, правила, положения, методические инструкции и рекомендации, содержащие нормы и требования, направленные на достижение и поддержание единства измерений в стране (при требуемой точности). В соответствии с Законом «Об обеспечении единства измерений» мероприятия по МО разрабатывают и проводят метрологические службы и иные государственные службы обеспечения единства измерений, составляющие организационную основу МО (подробнее см. ниже). Техническая основа МО включает в себя системы, связанные с обеспечением технического единообразия средств измерений (рис. 3.2). Ниже подробно рассмотрена система передачи размеров единиц физических величин от эталонов к рабочим средствам измерений. Метрологические службы и службы обеспечения единства измеренийВ организационном отношении МО в стране обеспечивается метрологическими службами. Метрологическая служба создается в соответствии с законодательством для выполнения работ по обеспечению единства измерений и для осуществления метрологического контроля и надзора. Различают Государственную метрологическую службу, метрологические службы государственных органов управления и метрологические службы юридических лиц). Имеются также иные государственные службы обеспечения единства измерений, которые осуществляют межрегиональную и межотраслевую координацию работ по обеспечению единства измерений в закрепленных видах деятельности. Государственная метрологическая служба России Государственная метрологическая служба (ГМС) выполняет работы по обеспечению единства измерений в стране на межрегиональном и межотраслевом уровне, а также осуществляет государственный метрологический контроль и надзор. ГМС находится в ведении Госстандарта России7 и включает: государственные научные метрологические центры (ГНМЦ); органы ГМС на территории субъектов РФ (территориальные органы Госстандарта России). ГНМЦ представляют собой метрологические научно-исследовательские институты (центры государственных эталонов). Их функции заключаются в создании, хранении и применении государственных эталонов, разработке нормативных документов по обеспечению единства измерений в закрепленном виде измерений. Главные центры государственных эталонов перечислены ниже.
Территориальные органы Госстандарта осуществляют - государственный метрологический контроль и надзор за обеспечением единства измерений на закрепленной территории; - метрологическое обеспечение предприятий и организаций; - поверку и калибровку средств измерений; - аккредитацию поверочных и калибровочных лабораторий; - обучение и аттестацию поверителей; - техническое обслуживание и ремонт средств измерений. Метрологические службы государственных органов управления Метрологические службы государственных органов управления (МСГОУ) создаются в министерствах (ведомствах) в целях выполнения работ по обеспечению единства и требуемой точности измерений, проведения метрологического контроля и надзора в пределах данного министерства (ведомства). МСГОУ организованы в министерствах, специализирующихся на вопросах здравоохранения, атомной энергетики, природы и других федеральных органах исполнительной власти. Такие службы функционируют в РАО ЕЭС России, РАО «Газпром» и других организациях. МСГОУ осуществляют свою деятельность в соответствии с Законом «Об обеспечении единства измерений». Основные цели, задачи, права и обязанности МСГОУ определены правилами по метрологии ПР 50.732-93 «Государственная система измерений. Типовое положение о метрологической службе государственных органов управления и юридических лиц». К основным задачам МСГОУ относятся: - надзор за состоянием и применением средств измерений, за аттестованными методиками выполнения измерений, за соблюдением метрологических правил и норм, нормативных документов по обеспечению единства измерений; - калибровка средств измерений; - проверка своевременности представления средств измерений на испытания в целях утверждения типа, а также на поверку и калибровку; - анализ состояния измерений, испытаний и контроля. Метрологические службы юридических лиц Метрологические службы юридических лиц (МСЮЛ) относятся к числу основных звеньев МСГОУ, которые выполняют работы по обеспечению единства измерений и осуществляют метрологический контроль и надзор на данном предприятии (в организации). МСЮЛ – это самостоятельное структурное подразделение предприятия (организации), в состав которого могут входить лаборатории по видам измерений, калибровочные и поверочные лаборатории, а также подразделения по ремонту средств измерений. Структура и штаты метрологической службы утверждаются руководством предприятия исходя из специфики производства и объема работ, возлагаемого на метрологическую службу. Задачи, права и обязанности МСЮЛ любых форм собственности изложены в упомянутых выше правилах по метрологии ПР 50.732-93. Основными задачами метрологической службы предприятия являются - обеспечение единства измерений, повышение уровня и совершенствование техники измерений, испытаний и контроля; - организация и проведение работ по подготовке и совершенствованию метрологического обеспечения во всех областях деятельности предприятия; - определение необходимой номенклатуры и внедрение средств измерений и методик выполнения измерений, испытаний и контроля, отвечающих современным требованиям и обеспечивающих повышение эффективности научных исследований, проектных, конструкторских и экспериментальных работ, поддержание заданных режимов технологических процессов, объективный контроль качества продукции, контроль соблюдения безопасных условий труда, учет и рациональное использование материальных и энергетических ресурсов. На метрологическую службу предприятия возлагаются следующие обязанности: проведение систематического анализа состояния метрологического обеспечения производства, научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ; разработка и внедрение стандартов и других нормативных документов по вопросам МО; организация и участие в проведении метрологической экспертизы конструкторской и технологической документации, разрабатываемой на предприятии; разработка средств измерений для нужд предприятия совместно с другими подразделениями, а также их испытания и контроль; участие в обеспечении подразделений предприятия средствами измерений, стандартными образцами состава и свойств веществ и материалов, а также ведение их учета; организация и проведение работ по поверке, калибровке и ремонту средств измерений; участие в проведении испытаний продукции и подготовке ее к сертификации; поддержание в надлежащем состоянии эталонов для воспроизведения единиц величин, других средств поверки и калибровки; организация обучения по повышению квалификации работников предприятия, связанных с выполнением измерений; предъявление руководителям подразделений предписаний об устранении выявленных нарушений метрологических правил, требований и норм, об изъятии из применения непригодных средств измерений. МСЮЛ могут быть аккредитованы органами Госстандарта в соответствии с ПР 50.2.013-97, где регламентирован порядок аккредитации МСЮЛ на право аттестации методик выполнения измерений и проведения метрологической экспертизы документов. Государственные службы обеспечения единства измерений К числу государственных служб, обеспечивающих единство измерений в стране, относятся, кроме ГМС, Государственная служба времени, частоты и определения параметров вращения Земли (ГСВЧ), Государственная служба стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов (ГССО) и Государственная служба стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов (ГСССД). Руководство этими службами осуществляет Госстандарт России. ГСВЧ осуществляет межрегиональную и межотраслевую координацию работ по обеспечению единства измерений времени, частоты и определения параметров вращения Земли, а также воспроизведение, хранение и передачу размеров единиц времени и частоты, шкал атомного, всемирного и координированного времени, координат полюсов Земли. Измерительную информацию ГСВЧ используют службы навигации и управления судами, самолетами и спутниками, Единая энергетическая система России и др. ГССО организует создание и применение стандартных (эталонных) образцов состава и свойств веществ и материалов (металлов и сплавов, медицинских препаратов, нефтепродуктов, минерального сырья, почв и т.п.). ГСССД обеспечивает разработку достоверных данных и информационное обеспечение потребителей о физических константах и свойствах веществ и материалов (минерального сырья, нефти, газа и др.). Метрологический контроль и надзорМетрологический контроль и надзор – это деятельность, осуществляемая органом государственной метрологической службы (государственный контроль и надзор) или метрологической службой юридического лица для проверки соблюдения установленных метрологических правил и норм. Государственный метрологический контроль и надзор В соответствии с Законом «Об обеспечении единства измерений» государственному контролю и надзору (ГМК и Н) подвергаются средства измерений, методики вы- полнения измерений, количество товаров, фасованных в упаковки любого вида, и другие объекты в жизненно важных для государства сферах деятельности: здравоохранение, ветеринария, охрана окружающей среды, обеспечение безопасности труда; торговые операции и взаимные расчеты между покупателями и продавцом, в том числе операции с применением игровых автоматов и устройств; государственные учетные операции; обеспечение обороны государства; геодезические и гидрометеорологические работы; банковские, налоговые, таможенные и почтовые операции; производство продукции, поставляемой по контрактам для государственных нужд в соответствии с законодательством России; испытания и контроль качества продукции в целях определения соответствия обязательным требованиям государственных стандартов; обязательная сертификация продукции и услуг; измерения, проводимые по поручению органов суда, прокуратуры, арбитражного суда, государственных органов управления; регистрация национальных и международных спортивных рекордов. Законом предусмотрено по три вида государственного контроля и надзора за средствами измерений. Государственный метрологический контроль (ГМК)включает: - утверждение типа средств измерений; - поверку средств измерений (включая рабочие эталоны); - лицензирование деятельности юридических и физических лиц по изготовлению, ремонту, продаже и прокату средств измерений. Рассмотрим виды ГМК в отдельности. В сферах распространения ГМК, перечисленных выше, средства измерений подвергают обязательным испытаниям с последующим утверждением типа. Утверждение типа средств измерений – это решение (уполномоченного на то государственного органа управления) о признании типа средств измерений узаконенным для применения на основании результатов их испытаний государственным научным метрологическим центром или другой специализированной организацией, аккредитованной Госстандартом. Утверждение типа средств измерений необходимо для постановки на производство и выпуск в обращение новых типов средств измерений или их ввоза из-за границы. Процедура утверждения предусматривает обязательные испытания средств измерений, принятие решения об утверждении типа, его государственную регистрацию и выдачу сертификата об утверждении типа. Утвержденный тип средства измерения вносят в Государственный реестр, который ведет Госстандарт. На средство измерения утвержденного типа и эксплуатационные документы наносится знак утверждения типа установленной формы (рис. 3.3). Рис. 3.3. Знак утверждения типа средства измерения Второй вид ГМК – поверка средств измерений – это 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. Право поверки средств измерений может быть предоставлено метрологической службе юридического лица, аккредитованной органом ГМС. По действующему законодательству средства измерений поверке подвергают средства измерений, подлежащие ГМК и Н. Средства измерений, не подлежащие поверке, подвергаются калибровке, о которой будет рассказано ниже. Поверку проводят в соответствии с обязательными требованиями, установленными нормативными документами по поверке. В отличие от процедуры утверждения типа, в которой участвует только типовой представитель средств измерений, поверке подлежит каждый экземпляр. Поверку осуществляют специально обученные специалисты, аттестованные в качестве поверителей органами ГМС. Основной метрологической характеристикой, определяемой при поверке, является погрешность. Поверку средств измерений проводят: методом непосредственного сравнения измеряемой величины и величины, воспроизводимой рабочим эталоном соответствующего разряда или класса точности. Наибольшая разность между результатом измерения и соответствующим ему размером эталона является в этом случае основной погрешностью прибора; методом непосредственного сличения показаний поверяемого и эталонного приборов при одновременном измерении одной и той же величины. Разность их показаний равна абсолютной погрешности поверяемого прибора. Результаты поверки средств измерений, признанных годными к применению, оформляют выдачей «Свидетельства о поверке», нанесением поверительного клейма (знак установленной формы) или иными способами, установленными нормативными документами по поверке. Если средство измерения признано непригодным к использованию, то в этом случае выписывают «Свидетельство о непригодности» и поверительное клеймо аннулируют. Средства измерения подвергают первичной, периодической, внеочередной, инспекционной и экспертной поверкам. Первичная поверка проводится при выпуске средств измерений из производства или после ремонта, а также при их ввозе из-за границы партиями, при продаже. Такой поверке подвергается, как правило, каждый экземпляр средств измерений. Периодическая поверка выполняется через установленные интервалы времени (межповерочные интервалы). Ей подвергаются средства измерений, находящиеся в эксплуатации или на хранении. Периодическую поверку должен проходить каждый экземпляр средств измерений. Исключения могут составлять средства измерений, находящиеся на длительном хранении. Результаты такой поверки действительны в течении межповерочного интервала. Межповерочные интервалы устанавливаются нормативными документами по поверке в зависимости от стабильности того или иного средства измерений и могут составлять от нескольких месяцев до нескольких лет. Внеочередную поверку осуществляют до наступления срока его очередной периодической поверки в случаях: - ухудшения метрологических свойств средства измерений или подозрения в этом; - нарушения условий эксплуатации; - нарушения поверительного клейма и др. Инспекционная поверка проводится органом ГМС при проведении государственного надзора за состоянием и применением для выявления пригодности к применению средства измерения при осуществлении государственного метрологического надзора. Лицензирование деятельности по изготовлению, ремонту, продаже и прокату средств измерений – третья составляющая ГМК. В данном случае лицензия – это документально оформленное разрешение, выдаваемое органом ГМС на закрепленной за ним территории юридическому или физическому лицу на осуществление им деятельности по изготовлению, ремонту, продаже или прокату средств измерений. Для получения лицензии необходимо иметь соответствующие рабочие помещения, документацию, квалифицированный персонал и оборудование. Выдается лицензия на срок не более 5 лет. Государственный метрологический надзор (ГМН) осуществляется органами ГМС по надзору за выпуском, состоянием и применением средств измерений (включая рабочие эталоны), за аттестованными методиками выполнения измерений, соблюдением метрологических правил и норм, за количеством товаров при продаже, а также за количеством фасованных товаров в упаковках любого вида при их расфасовке и продаже. ГМН осуществляется на предприятиях и в организациях независимо от их подчиненности и форм собственности в виде проверок соблюдения метрологических норм в соответствии с Законом «Об обеспечении единства измерений», действующими документами и правилами по метрологии. Проверку проводят должностные лица Госстандарта – главные государственные инспекторы и государственные инспекторы по обеспечению единства измерений, действующие на соответствующих территориях и аттестованные в установленном порядке. Проверки могут быть самостоятельными – только органами ГМС, и совместными – с участием другого контрольно-надзорного органа, например, Санэпиднадзора, Госторгинспекции и др. Результаты каждой проверки оформляют соответствующим актом, в котором отражается состояние дел по всем вопросам проверки. При выявлении нарушений метрологических правил и норм госинспектор имеет право: запрещать применение и выпуск средств измерений неутвержденных типов или не соответствующих утвержденному типу, а также неповеренных; аннулировать поверительное клеймо и «Свидетельство о поверке», если средство измерения дает неправильные показания или просрочена дата очередной поверки; представлять предложения по аннулированию лицензии на изготовление, ремонт, продажу и прокат средств измерений в случаях нарушения требований к этим видам деятельности; давать обязательные предписания и устанавливать сроки устранения нарушений метрологических правил и норм. Вид ГМКН – надзор за количеством товаров, отчуждаемых при совершении торговых операций – осуществляется главным образом в виде контрольной покупки. В этом случае госинспектор предъявляет удостоверение после осуществления самой покупки. Нарушениями в данном случае будут являться: продажа меньшего количества товара по сравнению с заявленным для продажи – обмер, обвес; продажа меньшего количества товара, чем то, которое соответствует уплаченной цене, – обсчет. Контрольные измерения проводятся на исправных, поверенных средствах измерений совместно с лицами, отпустившими товар. Метрологический контроль и надзор Метрологический контроль и надзор осуществляют МСЮЛ в сферах деятельности, на которые не распространяется ГМК и Н, путем: калибровки средств измерений; надзора за состоянием и применением средств измерений, аттестованными методиками выполнения измерений, рабочими эталонами, применяемыми для калибровки средств измерений, соблюдением метрологических правил и норм, нормативных документов по обеспечению единства измерений; выдачи обязательных предписаний, направленных на предотвращение, прекращение или устранение нарушений метрологических правил и норм; проверки своевременности предоставления средств измерений на испытания в целях утверждения типа, а также на поверку и калибровку. Калибровкой называют 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 значений метрологических характеристик этого средства измерений. Калибровке могут подвергаться средства измерений, не подлежащие ГМК и Н. В отличие от поверки, которую осуществляют органы ГМС, калибровку может проводить любая метрологическая служба юридического лица при наличии надлежащих условий для квалифицированного выполнения этой работы. Калибровка является добровольной формой метрологического обеспечения средств измерений. 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. Результаты калибровки удостоверяют калибровочным знаком, наносимым на средство измерения или сертификатом о калибровке, а также записью в эксплуатационных документах. Система передачи размеров единиц физических величин от эталонов к рабочим средствам измеренийВ основе обеспечения единообразия средств измерений лежит система передачи размера единицы измеряемой величины. Передача размера единицы представляет собой приведение размера единицы, хранимой средством измерений, к размеру единицы, воспроизводимой и хранимой эталоном. Этот процесс осуществляется при поверке или калибровке средств измерений. Поскольку число рабочих средств измерений по каждому из видов измерений достигает сотен тысяч и даже миллионов экземпляров (например, термометры, манометры), то передача размеров единиц величин осуществляется при помощи развернутой (многоступенчатой) системы эталонов. Классификация эталонов Эталон единицы физической величины – этосредство 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. Эталоны подразделяют на первичные (исходные) и вторичные (подчиненные). Первичный эталон обеспечивает воспроизведение единицы с наивысшей в стране (по сравнению с другими эталонами той же единицы) точностью. Первичный эталон, официально признанный решением уполномоченного на то государственного органа в качестве исходного на территории государства, называется государственным (или национальным). Исходный эталон обладает наивысшими метрологическими свойствами (в данной лаборатории, организации, на предприятии), от которого передают размер единицы подчиненным эталонам и имеющимся средствам измерений. Эталоны, стоящие в поверочной схеме ниже исходного эталона, обычно называют подчиненными эталонами. В метрологической практике широко применяются вторичные эталоны для выполненияповерочных работ, обеспечения сохранности и наименьшего износа государственного эталона. К вторичным эталонам относят: эталоны-копии, предназначенные для хранения единицы и передачи ее размера рабочим эталонам; эталоны сравнения, применяемые для сличений эталонов, которые по тем или иным причинам не могут быть сличены друг с другом; рабочие эталоны, применяемые для передачи размера единицы рабочим эталонам. Рабочие эталоны при необходимости подразделяют на разряды 1, 2, 3 и т.д. Исходным эталоном в стране служит первичный эталон, исходным эталоном для республики, региона, министерства (ведомства) или предприятия может быть вторичный или рабочий эталон. Передача размера единицы осуществляется через цепочку соподчиненных по разрядам рабочих эталонов, при этом от последнего рабочего эталона в этой цепочке размер единицы передают рабочему средству измерений. Схема передачи размера единиц величин Систему эталонов, предназначенную для передачи размера единиц, можно представить в виде пирамиды, в основании которой находится вся совокупность однородных (ориентированных на измерение соответствующей величины) рабочих средств измерений. Вершину занимает государственный эталон, а на промежуточных ступенях расположены эталоны 1-го, 2, 3 и т.д. разрядов (рис. 3.4). Размер единицы передается «сверху вниз» – от более точных средств измерений к менее точным. От государственного эталона единица величины передается рабочим эталонам, а от них – рабочим средствам измерений. Рис. 3.4. Схематическое изображение системы передачи размера единицы величины Поверочные схемы Обеспечение правильности передачи размера единиц величин регламентируется специальным документом – поверочной схемой. Поверочная схема – это нормативный документ, устанавливающий соподчинение средств измерений, участвующих в передаче размера единицы от эталона к рабочим средствам измерений с указанием методов и погрешности. Различают государственные и локальные поверочные схемы. Государственная поверочная схема распространяется на все средства измерений данной физической величины, имеющиеся в стране. Локальные поверочные схемы – на средства измерений, применяемые в данном регионе, отрасли, ведомстве или на отдельном предприятии (организации). Локальные поверочные схемы должны соответствовать государственным требованиям соподчиненности, определяемой государственной поверочной схемой. На рис. 3.5 представлен общий вид государственной поверочной схемы. Рис. 3.5. Общий вид государственной поверочной схемы В каждой ступени поверочной схемы регламентируется метод передачи размера единицы. Наименование методов поверки (или калибровки) на схеме заключают в овалы. Здесь же указывают допускаемую погрешность метода. Наименования эталонов и рабочих средств измерений приводят в прямоугольниках. |