Метрология. Учебное пособие по дисциплине для всех форм обучения по направлению 23. 03. 01 Технология транспортных процессов и специальности 20. 05. 01 Пожарная безопасность пос. Яблоновский
 Скачать 3.02 Mb.
|
|
3.4 Прямые многократные измерения. Обработка данных Способы нахождения оценок результата измерений зависят от вида функции распределения погрешностей и от имеющихся соглашений по этому вопросу, регламентируемых в рамках законодательной метрологии. Общие соображения по выбору оценок заключаются в следующем. Распределение погрешностей результатов наблюдений, как правило, являются симметричными относительно центра распределения, поэтому истинное значение измеряемой величины может быть определено как координата центра рассеивания x – , то есть центра симметрии распределения случайной величины (при условии, что систематическая погрешность исключена). Отсюда следует принятое в метрологии правило оценивания случайной погрешности в виде интервала симметричного относительно результата измерения. Правила обработки результатов измерений с многократными наблюдениями учитывают следующие факторы: 48 - обрабатывается ограниченная группа из п наблюдений; - результаты наблюдений x i могут содержать систематическую погрешность; - в группе наблюдений могут встречаться грубые погрешности; - распределение случайных погрешностей может отличаться от нормального. Результаты наблюдений обрабатываются в следующей последовательности: 1) исключить известные систематические погрешности из результатов наблюдений (введением поправки); 2) вычислить среднее арифметическое исправленных результатов наблюдений, принимаемое за результат измерения: ; 1 1 n i i x n Х 3) вычислить оценку среднего квадратичного отклонения результатов наблюдений: 1 ) ( 1 2 n X х n i i Вычислив σ целесообразно проверить наличие в группе наблюдений грубых погрешностей, помня, что при нормальном законе распределения ни одна случайная погрешность х х изм ,с вероятностью практически равной единице, не может выйти за пределы ±3σ. Наблюдения, содержащие отклонения, превышающие 3σ, исключают из группы и заново повторяют вычисления x и σ в соответствии с пп. 2 и 3. 4) вычислить оценку среднеквадратичного отклонения результата измерения S x : n S x ; 5) проверить гипотезу о том, что результаты наблюдений при– надлежат нормальному распределению. При числе наблюдений n < 15 принадлежность к нормальному закону не проверяют, а доверительные границы случайной погрешности результата определяют лишь в том случае, если достоверно известно, что результаты наблюдений принадлежат нормальному закону; 6) вычислить доверительные границы ε случайной погрешности результата измерения при заданной вероятности Р: x g S t , где g t – коэффициент Стюдента; 49 7) при наличии систематических случайных погрешностей необходимо вычислить границы суммарной неисключенной систематической погрешности результата измерений. Неисключенная систематическая погрешность результата образуется из неисключенных систематических погрешностей метода, средств измерений, погрешностей поправок и других факторов При суммировании эти составляющие рассматриваются как случайные величины. При отсутствии данных о виде распределения неисключенных погрешностей их распределения принимают за равномерные. В этом случае границы неисключенной систематической погрешности результата измерения вычисляют по формуле: m i i k 1 2 , где – граница i–й неисключенной составляющей систематической погрешности; k – коэффициент, определяемый принятой доверительной вероятностью; m – количество несключенных составляющих систематической погрешности; 8) вычислить доверительные границы погрешности результата измерения при наличии случайных и систематической погрешностей измерения. Анализ соотношения /S x показывает, что если /S x < 0,8, то неисключенной систематической погрешностью можно пренебречь и принять границы погрешности результата измерения равным ± ε. Если / S x > 8, то случайной погрешностью можно пренебречь и принять границы погрешности результата равными ± Если 0,8 < /S x < 8, вычисляют среднеквадратичное отклонение результата как сумму неисключенной систематической погрешности и случайной составляющей: 2 1 2 3 x m i i S S Границы погрешности результата измерения в этом случае вычисляют по формуле Δ =± K S τ Коэффициент K вычисляют по эмпирической формуле m i i x S K 1 2 3 50 Пример–задание. Определить границы доверительного интервала для полученных результатов измерений. Было проведено 10 измерений диаметра и получены следующие результаты: 29,98; 29,99; 29,98; 29,96; 30,01; 30,03; 29,97; 29,98; 30,00; 29,99 (мм). Измерения проводились микрометром МК 25–50 при нормальных условиях. Систематические погрешности исключались настройкой микрометра на 0 перед началом измерений и после 5 измерений. Микрометр поверен. Выполним обработку данных: 1) систематические погрешности исключены в процессе измерения; 2) Вычислим среднее арифметическое результатов измерений: мм. 989 , 29 ) 00 , 30 97 , 29 03 , 30 01 , 30 96 , 29 99 , 29 2 98 , 29 3 ( Х Исходные данные и результаты вычислений занесем в таблица 5. Таблица 5 Данные для определения доверительного интервала Номер измерения Результат измерения Отклонение результата измерения от среднего арифметического значения Квадрат отклонения результата измерения от среднего арифметического значения п х i | х i –X| | х i –X|² 1 29,98 0,009 0,000081 2 29,99 0,001 0,000001 3 29,98 0,009 0,000081 4 29,96 0.029 0.000841 5 30,01 0,021 0,000441 6 30,03 0,041 0,001681 7 29,87 0,019 0,000361 8 29,98 0,009 0,000081 9 30,00 0,011 0,000121 10 29,99 0,001 0,000001 3) вычислим среднеквадратичное отклонение: , 1 ) ( 1 2 n X x n i i мм 0607 , 0 1 10 011 , 0 019 , 0 041 , 0 021 , 0 029 , 0 001 , 0 2 009 , 0 3 2 2 2 2 2 2 2 51 Проверим наличие грубых погрешностей: так как неравенство 3σ > (x i –X) выполняется при п=1, 2, 3, 4,...9, 10, грубых погрешностей нет; 4) определим оценку среднеквадратичного отклонения: ; 0192 , 0 10 0607 , 0 n S x 5) вычислим доверительные границы ε случайной погрешности результата измерений при заданной доверительной вероятности. Доверительную вероятность определяем с использованием прил. 2: 15 , 1 0607 , 0 96 , 29 03 , 30 min max X X X Z Доверительная вероятность Р = 0,75 0,8. Доверительные границы x g S t Используя прил. 3, определим t g = 1,38; =1,380,0607 = 0,0838. Результаты измерения 29,989 0,084. Используя правила округления, получаем (см. разд. 3.2), полученный результат измерения: 29,99 ± 0,08. 3.5 Классы точности средств измерений Учет всех нормируемых метрологических характеристик средств измерений при оценивании погрешности результата измерений – сложная и трудоемкая процедура, оправданная при измерениях повышенной точности. При измерениях на производстве такая точность не всегда нужна, но определенная информация о возможной инструментальной составляющей погрешности измерения необходима, хотя бы для того, чтобы выбрать средство измерений, способное измерить размер с заданной точностью. Такая информация дается указанием класса точности средства измерений. Класс точности средства измерений (accuracy class) – обобщенная характеристика данного типа средств измерений, как правило, отражающая уровень их точности, выражаемая пределами допускаемых основной и дополнительных погрешностей, а также другими характеристиками, влияющими на точность. Другими словами класс точности дает возможность судить о том, в каких пределах находится погрешность средства измерений одного типа, но не является непосредственным показателем точности измерений данного средства измерения. Класс точности средства измерения устанавливают в стандартах, технических требованиях или в других нормативных документах. Классы точности присваиваются средствам измерений с учетом результатов государственных приемочных испытаний. При этом для каждого класса точности определяют конкретные требования к метрологическим характеристикам, в совокупности определяющим уровень точности средства измерения данного класса. Класс точности позволяет судить о том, в каких пределах находится погрешность измерений данного класса. Это необходимо знать при выборе точности будущих измерений. 52 Требования к назначению, применению и обозначению классов точности регламентированы в ГОСТ 8.401 – 80 «ГСИ. Классы точности средств измерений. Основные положения». Этот стандарт гармонизирован с международными рекомендациями. В соответствии с положениями стандарта средствам измерений с двумя и более диапазонами измерений одной и той же физической величины допускается присваивать два и более класса точности, а средствам измерений, предназначенным для измерений двух или более физических величин, допускается присваивать различные классы точности для каждой измеряемой величины. Обозначения классов точности наносятся на циферблаты, щитки и корпуса средств измерений, приводятся в нормативно–технической документации и осуществляются в зависимости от способов задания пределов допускаемой основной погрешности (рисунок 15). а б в г Рисунок 15 – Лицевые панели приборов: а – амперметра класса точности 1,5; б – вольтметра класса точности 0,5; в – амперметра класса точности 0,02/0,01; г – мегомметра класса точности 2,5 Если пределы допускаемой погрешности выражены в форме абсолютной погрешности средства измерения, то класс точности обозначается прописными буквами латинского алфавита (например М,С и т.д.) или римскими цифрами. Классам точности, которым соответствуют меньшие пределы допускаемых погрешностей, присваивают буквы, находящиеся ближе к началу алфавита, или цифры, означающие меньшие числа. 53 Для средств измерений, пределы допускаемой погрешности которых принято выражать в форме приведенной погрешности, классы точности следует обозначать числами, которые равны этим пределам, выраженным в процентах. В этом случае обозначение класса точности непосредственно дает указание на предел допускаемой основной погрешности. Для средств измерений, пределы допускаемой основной погрешности которых принято выражать в форме относительной погрешности по другой формуле, классы точности следует обозначать числами, разделяя их косой чертой (см. таблица 6). 3.6 Критерии качества измерений Качество измерений характеризуется точностью, достоверностью, правильностью, сходимостью и воспроизводимостью измерений, а также размером допустимых погрешностей. Точность результата измерений (accuracy) – отражает близость к нулю погрешности его результата и является качественной величиной. Высокая точность измерений соответствует малым погрешностям как систематическим, так и случайным. Точность количественно оценивают обратной величиной модуля относительной погрешности. Достоверность измерений – определяется степенью доверия к результату измерения и характеризуется вероятностью того, что истинное значение измеряемой величины находится в заданных пределах, данная вероятность называется доверительной. Правильность измерений – это характеристика измерений, отражающая близость к нулю систематических погрешностей результатов измерений. Сходимость результатов измерений (repeatability –f measurements) – характеристика качества измерений, отражающая близость результата измерений одной и той же величины, выполненных повторно одним и тем же методом в одинаковых условиях с одинаковой тщательностью. Воспроизводимость результатов измерений (repr–ducibility –f measurement) – характеристика качества измерений, отражающая близость друг к друг у результатов измерений одной и той же величины, полученных в разных местах, разными методами и средствами измерений, разными операторами, в разное время в одних тех же условиях измерений. Таблица 6 Обозначение классов точности Форма выражения погрешности Математическое выражение Пределы допускаемо й пог– решности, % Обозначение класса точности в документац ии на средстве измерения Абсолютная Δх = х изм –х = ± а или Δх = х изм –х = ± (а+ Класс точности М М 54 вх) Относительн ая Определяется графиком или таблицей Класс точности С С Приведенная γ = Δ/ Х n 100%, если нормирующее значение выражено в единицах измеряемой величины γ = ± 1,5 Класс точности 1,5 1,5 γ = Δ/ Х n , если нормирующее значение принято равным длине шкалы или ее части γ = ± 0,5 Класс точности 0,5 0,5 Относительн ая δ = Δ/х 100%= =±q δ = ± 0,5 Класс точности 0,5 δ = Δ/х 100% = ± [c + d (|X k/x | 1)]. X k – больший (по модулю) из пределов измерений; c, d – положительные числа, c = b + d; d = a/|X k |. c = 0,02 d = 0,01 Класс точности 0,02/0,01 0,02/0,01 4 Обеспечение единства измерений 4.1 Государственная система обеспечения единства измерений Деятельность по обеспечению единства измерений направлена на охрану прав и законных интересов граждан, установленного правопорядка и экономики путем защиты от отрицательных последствий недостоверных результатов измерений во всех сферах жизни общества на основе конституционных норм, законов, постановлений правительства РФ и нормативной документации. Обеспечением единства измерений в стране занимается государственная система обеспечения единства измерений. Единство измерений (traceability) – состояние измерений, характеризующееся тем, что их результаты выражаются в узаконенных единицах, размеры которых в установленных пределах равны размерам 55 единиц, воспроизводимых первичными эталонами, а погрешности результатов измерений известны и с заданной вероятностью не выходят за установленные пределы. Обеспечение единства измерений – деятельность метрологических служб, направленная на достижение и поддержание единства измерений в соответствии с законодательными нормами, установленными государственными стандартами и другими нормативными документами по обеспечению единства измерений. Обеспечение единства измерений в стране осуществляется: - на государственном уровне; - на уровне федеральных органов исполнительной власти; - на уровне физических лиц. Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ) – комплекс установленных нормативных документов межрегионального и межотраслевого уровней, устанавливающих правила, нормы, требования, направленные на достижение и поддержание единства измерения в стране. ГСИ состоит из следующих подсистем (рисунок 16): - правовой; - технической; - организационной. Правовая подсистема – комплекс взаимосвязанных законодательных и подзаконных актов, объединенных общей целевой направленностью и устанавливающих согласованные требования. Основными правовыми документами по метрологии в РФ являются: Конституция РФ (ст. 71р), Закон РФ «Об обеспечении единства измерений» от 27.04.93 №4871–1 в редакции 2003 г., РМГ 29–2013. Государственная система обеспечения единства измерений. Метрология. Основные термины и определения, ГОСТ Р 8.000–2000. Государственная система обеспечения единства измерений. Основные положения, ГОСТ 8.417–2002. Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин, Постановление правительства РФ от 12.02.94 г. № 100 «Об организации работ по стандартизации, обеспечению единства измерений, сертификации продукции и услуг», ГОСТ Р ИСО 10012–2008 «Менеджмент организации. СМИ. Требования к процессам измерений и измерительному оборудованию» Закон РФ «Об обеспечении единства измерений» и Постановления правительства РФ; национальные и межгосударственные стандарты (ГОСТ Р, ГОСТ) системы ГСИ; правила (ПР) системы ГСИ; 56 рекомендации системы ГСИ, разрабатываемые метрологическими институтами. В целом ГСИ насчитывает более 2400 нормативных документов. 57 58 Нормативную базу метрологии можно представить в виде иерархической пирамиды: В настоящее время подготовлена новая редакция закона «Об обеспечении единства измерений». Проект данного закона рассматривается в Государственной думе. В ближайшее десятилетие по прогнозу специалистов будет проводиться перевод обязательных документов, имеющих общетехнический или методический характер, в ранг рекомендаций. Техническая подсистема представляет совокупность технических средств обеспечения единства измерений: – эталонная база страны; – система передачи размеров единиц и шкал физических величин от эталонов ко всем средствам с помощью эталонов и других средств поверки; – система разработки, постановки на производство и выпуска в обращение рабочих средств измерения; – система государственных испытаний и метрологической аттестации средств измерения; – система государственной и ведомственной поверки средств измерений; – система стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов; – система стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов. Государственные эталоны представляют собой национальное достояние и поэтому должны храниться в метрологических институтах страны, в специальных эталонных помещениях, где поддерживается строгий режим влажности, температуры, вибраций и других параметров. В настоящее время эталонная база России состоит из более чем 120 государственных первичных и специальных эталонов (прил.4) и является одной из лучших в мире. Организационной подсистемой являются государственные и ведомственные метрологические службы, а также метрологические службы предприятий. Государственная метрологическая служба – совокупность субъектов деятельности и видов работ, которые обеспечивают единство измерений в стране на межрегиональном и межотраслевом уровне и осуществляют государственный метрологический надзор и контроль. Метрологическая служба (service –f legal metr–l–gy) – служба, создаваемая в соответствии с законодательством для выполнения работ по обеспечению единства измерений и осуществления метрологического контроля и надзора. В государственную метрологическую службу входят: - подразделения департамента по техническому регулированию и метрологии и федерального агентства по техническому регулированию и 59 метрологии, осуществляющие функции планирования, управления и контроля по обеспечению единства измерения на межотраслевом уровне; - государственные научные метрологические центры (например ВНИИ метрологии им. Менделеева в Москве; Уральский НИИ метрологии в Екатеринбурге и многие другие); - органы государственной метрологической службы в субъектах РФ. В России функционирует более 100 таких органов. Метрологические службы федеральных органов исполнительной власти и юридических лиц могут создаваться в министерствах, организациях, на предприятиях и в учреждениях, являющихся юридическими лицами, для выполнения работ по обеспечению единства измерений. Так метрологические службы созданы в Минздраве, Минатоме, Минпромобороне и других федеральных организациях. Свои метрологические службы функционируют в РАО ЕС России, РАО «Газпром», НК «Лукойл». Если на достаточно крупных предприятиях организуются полноценные метрологические службы, то на небольших предприятиях рекомендуется назначать ответственных за обеспечение единства измерений. 4.2 Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (Ростехрегулирование) Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии является федеральным органом исполнительной власти, осуществляющим функции по оказанию государственных услуг, управлению государственным имуществом в сфере технического регулирования и метрологии. Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии находится в ведении Министерства промышленности и энергетики РФ. Агентство организует проведение в установленном порядке испытаний средств измерений в целях утверждения типа средства измерений; проведение в установленном порядке поверки средств измерений в РФ. Агентство осуществляет: - определение общих метрологических требований к средствам, методам и результатам измерений; - отнесение в установленном порядке технического устройства к средствам измерений и установление интервалов между поверками средств измерений; - межрегиональную и межотраслевую координацию деятельности в области обеспечения единства измерений; - ведение государственного реестра утвержденных типов средств измерений; - руководство Государственной службой времени, частоты и определения параметров вращения Земли (ГСВЧ); - руководство Государственной службой стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов (ГССО); 60 - руководство Государственной службой стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов (ГСССД). ГСВЧ выполняет межрегиональную и межотраслевую координацию работ по обеспечению единства измерений времени, частоты и определения параметров вращения Земли, а также воспроизведения, хранения и передачу размеров единиц времени и частоты, шкал атомного, всемирного 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 и свойств веществ и материалов (металлов и сплавов; медицинских препаратов, нефтепродуктов, минерального сырья, почв и т.п.). ГССД обеспечивает разработку достоверных данных о физических константах, свойствах веществ и материалов, минерального сырья, нефти, газа и др. Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии осуществляет свою деятельность непосредственно, через свои территориальные органы и через подведомственные организации. Принципиальная схема структуры федерального агентства приведена на рисунок 17. 4.3 Государственный надзор и контроль Государственный метрологический надзор (metr–l–gical supervisi–n) деятельность, осуществляемая органами государственной метрологической службы по надзору за выпуском, состоянием и применением средств измерений, за аттестованными методиками измерений, соблюдением метрологических правил и норм, за количеством товаров при продаже, а также за количеством фасованных товаров в упаковке любого вида при их расфасовке и продаже. Государственный метрологический контроль (metr–l–gical c–ntr–l) – деятельность, осуществляемая государственной метрологической службой по утверждению типа средств измерений, поверке средств измерений, по лицензированию деятельности юридических и физических лиц по изготовлению, ремонту, продаже средств измерений. Метрологический контроль осуществляется путем: - утверждения типа средства измерений; - поверки средств измерений; - лицензирования деятельности юридических и физических лиц на право изготовления, ремонта, продажи средств измерений. Функции государственного метрологического надзора и контроля приведены на рисунок 18. Утверждение типа средств измерений (pattern appr–val) решение о признании типа средств измерений узаконенным для применения на основании результатов их испытаний государственным научным 61 метрологическим центром или другой специализированной организацией, аккредитованной Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии. Рисунок 17 – Принципиальная схема структуры федерального агентства по техническому регулированию и метрологии Поверка средств измерений ( verificati–n –f a measuring instrument) – установление органом государственной метрологической службы (или другим официально уполномоченным органом) пригодности средств измерений к применению на основании экспериментально определяемых характеристик и подтверждения их соответствия установленным обязательным требованиям. Поверочная схема (hierarchy scheme) – утвержденный документ, устанавливающий средства, методы и точность передачи размеров единиц от государственного эталона рабочим средствам измерений. Заместитель руководителя Управление метрологии Управление территориальных органов и территориальных программ Управление развития, информационного обеспечения и аккредитации Управление международного сотрудничества Управление технического регулирования и стандартизации Заместитель руководителя Заместитель руководителя 62 Рисунок 18 – Функции государственного метрологического надзора и контроля Рисунок 19 – Знак утверждения типа образца Положительные результаты ис–пытаний являются основанием для принятия решения об утверждении типа средства измерений, которое удостоверяется сертификатом. Утвержденный тип средства измерений вносится в Государственный реестр. На средство измерений утвержденного типа и эксплуатационные документы, сопровождающие каждый экземпляр, наносится знак утверждения типа установленной формы (рисунок 19). Суть поверки средств измерений заключается в нахождении погрешности средства измерений и установления его пригодности к применению. Государственный метрологический надзор Государственный метрологический контроль НАДЗОР за выпуском, состоянием и применением средств измерений, аттестованными методиками выполнения измерений, эталонами и соблюдением метрологических норм и правил УТВЕРЖДЕНИЕ ТИПА НАДЗОР за количеством товаров, фасованных в упаковки любого вида ПОВЕРКА НАДЗОР за количеством товаров, отчуждаемых при совершении торговых операций ЛИЦЕНЗИРОВАНИЕ 63 Рисунок 20 – Государственная поверочная схема Государственный эталон Эталон-копия Эталон 2-го разряда Эталон 3-го разряда Эталон 4-го разряда Низшей точности Метод передачи Эталон 1-го разряда Метод передачи Метод передачи Метод передачи Метод передачи Метод передачи Метод передачи Метод передачи Высокой точности Наивысшей точности Метод передачи Высшей точности Метод передачи Средней точности Метод передачи Эталон сравнения 64 Государственный Государственный метрологический метрологический надзор контроль Уральский федеральный округ Рисунок 21 – Структура организаций государственного метрологического надзора и контроля Министерство энергетики РФ Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (Ростехрегулирование) Департамент по техническому регулированию и метрологии Территориальные органы Ростехрегулирования (МТУ) по округам Центры стандартизации, метрологии и сертификации Ростехрегулирования (ФГУ ЦСМ) по округам Уральское МТУ Отдел госнадзора Свердловской области Отдел госнадзора Курганской области Отдел госнадзора Тюменской области Отдел госнадзора Челябинской области ФГУ «УРАЛТЕСТ», Екатеринбург ФГУ «Нижнетагильский ЦСМ», Нижний Тагил ФГУ «Тюменский ЦСМ», Тюмень ФГУ «Челябинский ЦСМ», Челябинск ФГУ «Курганский ЦСМ», Курган ФГУ «Магнитогорский ЦСМ», Магнитогорск 65 Соподчинение государственного эталона, вторичных эталонов и рабочих средств измерений определено государственной поверочной схемой (рисунок 20). При поверке используют эталон. Проверку проводят в соответствии с обязательными требованиями, установленными нормативными документами по поверке, специально обученные специалисты, аттестованные в качестве поверителей. Структура соподчиненности организаций государственного метрологического контроля и надзора приведена на рисунок 21. Результаты поверки средств измерений, признанных годными к применению, оформляют выдачей свидетельства о поверке, нанесением поверительного клейма (рисунок 22) или иными способами, установленными нормативными документами по поверке. Рисунок 22 – Повери– тельное клеймо в метрологии Поверительные клейма должны содержать следующую информацию: знак федерального органа по метрологии РФ (Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии); условный шифр органа государственной метрологической службы; две последние цифры года применения клейма; индивидуальный знак поверителя (одна из букв, взятых из русского, латинского или греческого алфавита). Калибровка средств измерений (calibrati–n) – совокупность операций, устанавливающих соотношение между значением величины, полученным с помощью данного средства измерения и соответствующим значением величины, определенным с помощью эталона с целью определения действительных метрологических характеристик этого средства измерения. Калибровке могут подвергаться средства измерений, не подлежащие государственному метрологическому контролю и надзору. Результаты калибровки позволяют определить действительные значения измеряемой величины, показываемые средством измерений, или поправки к его показаниям, или оценить погрешность этих средств. Результаты калибровки средств измерений удостоверяются калибровочным знаком, наносимым на средства измерений, или сертификатом о калибровке. Калибровка носит добровольный характер применения и может осуществляться метрологической службой юридического лица или любой другой организацией, как аккредитованной так и неаккредитированной для выполнения контроля измерительных средств. Поверка обязательна для средств измерений, применяемых в сферах, подлежащих Государственному метрологическому контролю, калибровка же процедура добровольная, поскольку относится к средствам измерений, не 66 подлежащим государственному метрологического контролю. Предприятия вправе самостоятельно решать вопрос о выборе форм и режимов контроля состояния средств измерений за исключением тех областей, за которыми государства всего мира устанавливают свой контроль – это здравоохранение, безопасность труда, экология и др. Освободившись от государственного контроля, предприятия попадают под не менее жесткий контроль рынка. В развитых странах устанавливает и контролирует выполнение метрологических правил негосударственная организация «национальная калибровочная служба». Желание иметь конкурентоспособную продукцию побуждает предприятия пользоваться измерительными средствами, дающими достоверные результаты. Внедрение системы сертификации продукции дополнительно стимулирует поддержание измерительных средств на соответствующем уровне. Особое внимание уделяется средствам и методам измерения при внедрении на предприятии систем качества ИСО 9000. В настоящее время в РФ появилась организация «Российская служба калибровки» новая форма организации метрологической деятельности, возникшая в условиях рыночной экономики. Построение Российской службы калибровки основывается на следующих принципах: - добровольность вступления; - обязательность получения размеров единиц от государственных эталонов; - профессионализм и компетентность персонала; - самоокупаемость и самофинансирование. Основное звено Российской службы калибровки – это калибровочная лаборатория. Она представляет собой самостоятельное предприятие или подразделение в составе метрологической службы предприятия и может осуществлять калибровку средств измерений для собственных нужд и для сторонних организаций. 4.4 Сертификация средств измерений Система сертификации средств измерений носит добровольный характер и преследует цель содействовать экспорту и повышению конкурентоспособности средств измерений. Основная задача системы сертификации средств измерений – проверка и подтверждение соответствия средств измерений метрологическим нормам и требованиям, установленным нормативной документацией, а в отдельных случаях – дополнительным требованиям заявителя. При организации системы сертификации средств измерений принимались во внимание и учитывались нормативные документы международных организаций ИСО, МЭК, системы сертификатов международной организации законодательной метрологии и др. 67 Рисунок 23 – Знак добровольной сертификации средства измерений Сертификацию средств измерений осуществляют аккредитованные органы по сертификации средств измерений с учетом результатов испытаний, проведенных аккредитованными на техническую компетентность и независимость испытательными лабораториями. При положительных результатах испытаний в аккредитованных лабораториях орган по сертификации выдает заявителю сертификат соответствия. На рисунок 23 дано изображение знака соответствия, наносимого, как правило, на эксплуатационную документацию (паспорт и др.). 4.5 Стандартные образцы В метрологической практике к однозначным мерам часто относят стандартные образцы вещества или материала, которые представляют собой специально оформленные тела или пробы вещества. Стандартный образец (certified reference material) – образец вещества (материала) с установленными в результате метрологической аттестации значениями одной и более величин, характеризующими свойство или состав этого вещества (материала). Стандартные образцы свойств вещества и материалов по метрологическому назначению выполняют роль однозначных мер. Они могут применяться в качестве рабочих эталонов. Иными словами стандартные образцы состава и свойств веществ и материалов рассматриваются как средства измерения, характеристика которых представлена в виде известного при определенных условиях внешней среды значения физической величины. К ним относятся образцы твердости, шероховатости, а также стандартные образцы, используемые при поверке приборов для определения механических свойств материалов. Стандартные образцы предназначены для обеспечения единства и требуемой точности измерений. В частности стандартные вещества необходимы для получения отметок (реперных точек) при создании шкал. Например чистый цинк служит для воспроизведения температуры 419,58 °С, золото – 1064,43 °С. По своему назначению стандартные образцы исполняют роль мер, однако, в отличии от «классических» мер они имеют ряд особенностей. Например образцы состава воспроизводят значение физических величин, характеризующих состав или свойства именно того материала (вещества), из которого они изготовлены. 68 Стандартные образцы, как правило, не являются изделиями и реализуются обычно в виде части или порции вещества и материала. Часть или порция является полноценным носителем воспроизводимой единицы физической величины, поэтому соблюдение однородности состава и свойств или чистоты материала, из которого сделан образец, имеет принципиальное значение. 4.6 Стандартные справочные данные Совокупность информации о физических константах и свойствах веществ и материалов должна быть оценена. В зависимости от уровня достоверности полученной оценки данные могут быть отнесены к следующим классификационным группам: - стандартные справочные данные – числовые значения физических констант и свойств материалов (веществ), полученные на основании анализа и оценки достоверности результатов расчетов и измерений, утвержденные надлежащим образом; - рекомендуемые справочные данные – числовые значения физических констант и свойств материалов (веществ), полученные на основании оценки погрешности результатов измерений и расчетов; - информационные данные – совокупные сведения о номенклатуре, свойствах и технических характеристиках материалов и веществ, находящихся в потреблении и производстве. 4.7 Международные организации по метрологии Испытания и контроль качества продукции, оценка соответствия, аккредитация метрологических лабораторий сопряжены с действиями, основанными на национальных системах измерений. При оценке соответствия продукции или процесса требованиям стандартов измеряются различные параметры, начиная с характеристик продукции и заканчивая параметрами внешних воздействий. При сертификационных испытаниях, устанавливающих соответствие товара обязательным требованиям, методика и практика прямо сказываются на сопоставлении результатов, что непосредственно связано с признанием самого сертификата. Таким образом, метрология обеспечивает интересы международной торговли, если соблюдается единство измерений как необходимое условие сопоставимости результатов испытаний при оценке соответствия продукции. Именно эта задача и является важнейшей в деятельности международных организаций по метрологии, благодаря усилиям которых в большинстве стран мира принята Международная система единиц физических величин (СИ), действует сопоставимая терминология, приняты рекомендации по способам нормирования метрологических характеристик средств измерений, сертификации средств измерений, по испытаниям средств измерений перед выпуском серийной продукции. Международные метрологические организации работают в контакте с ИСО, МЭК, что соответствует более широкому международному распространению единства измерений. 69 Наиболее крупные международные метрологические организации – Международная организация мер и весов (МОМВ) и Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ). Международная организация мер и весов (МОМВ). В 1875 г. Россия в составе 17 стран подписала Метрическую конвенцию, цель которой – унификация национальных систем единиц измерений и установление единых физических эталонов длины и массы. По существу Метрическая конвенция явилась первым международным стандартом. На основе этой Конвенции была создана Международная организация мер и весов. Официальный язык организации – французский. В соответствии с Метрической конвенцией было создано Международное бюро мер и весов (МБМВ) – первая международная научно– исследовательская лаборатория, которая хранит и поддерживает международные эталоны: прототипы метра и килограмма, единицы ионизирующих излучений, электрического сопротивления и др. МБМВ находится во Франции, в Севре (близ Парижа). Главная практическая задача МБМВ – сличение национальных эталонов с международными эталонами различных единиц измерений. Фактически МБМВ координирует деятельность метрологических организаций более 100 государств. Научное направление работы этой организации – совершенствование метрической системы измерений. МБМВ постоянно совершенствует международные эталоны, разрабатывает и применяет новые и новейшие методы и средства точных измерений, создает новые и заменяет устаревшие концепции, координирует метрологические исследования в странах–членах МБМВ. Научные разработки МОМВ имеют большое практическое значение. Достаточно назвать принятие Международной Системы Единиц СИ (1961 г.), нового определения секунды (в 1967 г.) и создание новейших стандартов частоты. Последнее позволило повысить точность национальных эталонов времени и частоты в 100–1000 раз, а это, в свою очередь, положительно отразилось на обеспечении точности космических полетов и во многих других фундаментальных научных исследованиях. Россия как участница МОМВ пользуется регулярным сличением шкалы времени с международной шкалой атомного времени TAI, в установлении которой используются национальные эталоны США, Германии, Канады, специальные спутники связи. России это дает возможность поддерживать заданную точность государственного первичного эталона времени и частоты, а так же систему их передачи с наименьшими затратами. Важным следствием участия в работе МОМВ является синхронный переход стран на новые единицы измерений или новые эталоны основных единиц. Это создает основу для взаимного признания результатов испытаний и измерений, позволяет устранить технические затруднения в 70 международной торговле, обмене научно–технической информацией, технологиями. Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ) учреждена на основе межправительственной Конвенции 1956 г. и объединяет более 80 государств. Россия участвует в работе МОЗМ. Цель МОЗМ – разработка общих вопросов законодательной метрологии, в том числе установление классов точности средств измерений; обеспечение единообразия определения типов, образцов и систем измерительных приборов; разработка рекомендаций по испытанию средств измерений для унификации их метрологических характеристик; определение порядка поверки и калибровки средств измерений; гармонизация методов сличения; выработка оптимальных форм организации метрологических служб и обеспечение единства государственных предписаний по их ведению; оказание научно–технического содействия развивающимся странам в организации работ метрологических служб и их оснащение надлежащим оборудованием; установление единых принципов подготовки кадров в области метрологии. Высший руководящий орган МОЗМ – Международная конференция законодательной метрологии, которая созывается с интервалом в четыре года. В работе конференции обычно участвуют не только страны–члены, но также и те страны, которые планируют стать ее членами, и различные международные союзы, чья деятельность связана с метрологией. Решения, принятые на конференции, носят рекомендательный характер. Формы сотрудничества МОЗМ с другими организациями различны: обмен информацией по проводимым и планируемым работам, участие в заданиях, создание смешанных комитетов. Все они преследуют одну цель – избежать дублирования в работе. Особо следует отметить деятельность МОЗМ по сертификации средств измерений. Сертификат МОЗМ – это документ, подтверждающий соответствие средства измерений определенной Международной рекомендации МОЗМ. Сертификат МОЗМ дает гарантию изготовителю средства измерения в том, что изделие соответствует международным требованиям, которые признаются большинством государств мира. В области метрологии работают и другие международные организации: - Международный консультативный комитет по радиосвязи (МККР); - Международный консультативный комитет по телефонии и телеграфии (МККТТ); - Международная организация гражданской авиации (ИКАО); - Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ); - Комитет по исследованию космического пространтсва (КОСПАР). 71 Метрологическая организация стран Центральной и Восточной Европы (КООМЕТ). Национальные организации по метрологии стран, входивших ранее в Совет Экономической взаимопомощи в 1991 г. подписали «Меморандум о сотрудничестве в области метрологии» на уровне национальных метрологических служб. Основные положения Меморандума касаются территориальной принадлежности, членства в организации, областей сотрудничества, структуры организации КООМЕТ и ее международных связей. Членами КООМЕТ состоят Белоруссия, Болгария, Германия, Польша, Россия, Румыния, Словакия, Украина, Куба. Члены КООМЕТ рассматривают участие в ней как одну из возможных форм общения с международными и региональными организациями по метрологии. В частности, установлены контакты с FAL и ЕВРОМЕТ. Европейская метрологическая организация (ЕВРОМЕТ),созданная в 1987 г., объединяет страны–члены ЕС. Ее цель – развитие более тесного сотрудничества между странами по совершенствованию эталонов, улучшению качества измерительных служб. ЕВРОМЕТ ведет исследовательскую работу в области фундаментальных констант, методов измерений наивысших уровней точности, создания эталонов. Западно–Европейское объединение по калибровке (EAL) создано в 1989 г. странами–членами ЕС с целью содействия взаимному признанию национальных сертификатов по калибровке средств измерений, не подлежащих государственному метрологическому надзору и контролю. Западно–Европейское объединение по законодательной метрологии (ВЕЛМЕТ) основано в 1989 г. с целью координации деятельности национальных служб законодательной метрологии стран ЕС и для устранения препятствий в торговле в рамках Европейского Союза. Между государствами, бывшими республиками СССР, входящими в СНГ, подписано Межправительственное соглашение о проведении согласованной политики в области стандартизации, метрологии и сертификации. В соответствии с этим документом сохраняется единство измерений на основе государственных стандартов СССР, использование единых эталонов, стандартных справочных данных, стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов. Соглашение содержит положение о взаимном признании результатов испытаний средств измерений и их поверки. |