Методики выполнения измерений

Любая область измерений имеет свою специфику, обусловленную физической природой измеряемых величин, техническими особенностями используемых средств из­мерений, экспериментальных процедур. Процедура выполнения измерений также имеет специфику в виде некоторой совокупности правил и процедур, выполнение которых по­зволяет получить результат измерения с известной погрешностью. При этом в зависимо­сти от вида и (или) объекта измерений процедуры измерений могут приобретать очень сложный характер, а их выполнение требовать не только соблюдения целого ряда усло­вий, но и привлечения специалистов высокой квалификации.

Например, специфическими особенностями определения состава веществ являют­ся:

а) крайне сложный доступ к измеряемой величине, например, массе некоторого компонента, находящегося, обычно, в анализируемом веществе в химической связи с другими элементами. Поэтому перед измерением массы определяемого компонента или отношения масс - массовой доли, необходимо провести, в большинстве случаев, сложные химико-аналитические процедуры по освобождению этого компонента от связи с матри­цей вещества, в ходе которых возможно накопление значительных погрешностей. Эта сложность усугубляется огромным многообразием веществ, определяемых в них компо­нентов и возможных вариантов химических связей определяемых элементов;

б) отсутствие эталонов для воспроизведения единиц величин, характеризующих состав вещества, поверочных схем, регламентирующих передачу их размеров;

в) большое разнообразие химико-аналитических методик измерений, в которых пе­реплетаются аналитические и измерительные процедуры, требующие высокой квалифи­кации оператора, и от которых в значительной мере зависит правильность получаемых результатов;

г) использование специфических приборов многофункционального назначения -хроматографов, спектрометров, квантометров и других анализаторов, не имеющих посто­янных шкал и нуждающихся в индивидуальных градуировках, которые не обладают дос­таточной стабильностью во времени. Это требует периодической градуировки приборов по стандартным образцам или контрольным опытам.

В процессе подобных измерений, для достижения требуемой точности их результа­та, оператор должен не только учесть и, по возможности, исключить все значимые состав­ляющие погрешности измерения, в том числе методическую погрешность, составляющие погрешности средств измерений, ошибки самого оператора и пр., но и принять меры по минимизации влияния разнообразных факторов на объект измерений и провести соответ­ствующую математическую обработку полученных опытных данных.

Для однозначного воспроизведения сложных, многофакторных измерений часто возникает необходимость четкой регламентации всей совокупности правил и процедур выполнения таких измерений специальным руководством - методикой выполнения изме­рений.

Методика выполнения измерений (МВИ) - это совокупность операций и пра­вил, выполнение которых обеспечивает получение результатов измерений с известной точностью.

МВИ, как правило, необходимы при сложных многофакторных измерениях, на ре­зультаты которых значительное влияние может оказывать квалификация оператора. При­менение таких методик позволяет обеспечить воспроизводимость и повторяемость подоб­ных измерений при их выполнении разными людьми, обладающими соответствующей квалификацией, в различное время и на различных комплектах оборудования. Практиче­ски МВИ необходимо составлять для большинства косвенных измерений.

Особенно велика роль МВИ при измерениях, связанных с определением состава веществ и материалов. В этой области измерений МВИ в настоящее время являются порой

основным инструментом, обеспечивающим точность измерений. Измерения состава ве­ществ проводятся с применением химических и физических методов, требующих преоб­разования измерительной информации, что значительно затрудняет анализ погрешностей измерений и обеспечение их единства. В этом случае наличие методик выполнения изме­рений, обеспечивающих гарантированную погрешность результата измерений, является необходимым условием.

Содержание, построение, изложение, оформление методик выполнения измере­ний установлены межгосударственным стандартом ГОСТ 8.010-99. В стандартах на мето­дики выполнения измерений (или в соответствующих разделах стандартов технологиче­ских процессов, методов испытаний и контроля, методов и средств поверки) указываются:

- назначение и область применения стандартизированной методики выполне­ния измерения;

- требования к средствам измерений и вспомогательным устройствам, необ­ходимым для выполнения измерений (в том числе к уровню их автоматизации);

- метод измерений;

- порядок подготовки и выполнения измерений;

- нормы на показатели точности измерений и зависимости, выражающие свя­зи между этими показателями и всеми факторами, существенно влияющими величин, для которых эти зависимости справедливы. Указанные зависимости могут быть представлены в виде таблиц, графиков, уравнений;

- способы обработки результатов измерений и оценки показателей точности измерений;

- требования к квалификации операторов;

- требования к технике безопасности.

Как правило, МВИ оформляют в виде документа, устанавливающего требова­ния к совокупности операций и правил, выполнение которых обеспечивает получение ре­зультатов измерений с установленной погрешностью (далее - документ МВИ). Документ МВИ содержит наименование, область применения и разделы, в которых излагаются:

- требования к погрешности измерений или приписанные характеристики погреш­ности измерений;

- перечень средств измерений, вспомогательных устройств, материалов, растворов, химических реактивов и т.д., необходимых для реализации МВИ;

- метод (методы) измерений на которых основана МВИ;

- требования безопасности, охраны окружающей среды;

- требования к квалификации операторов;

- условия измерений;

- процедуры и операции по подготовке к выполнению измерений;

- процедуры и операции выполнения измерений;

- порядок и алгоритмы обработки (вычисления) результатов измерений;

- порядок и описание процедур оперативного контроля точности результатов изме­рений;

- правила оформления результатов измерений.

Поскольку МВИ является инструментом выполнения измерений, она, как и средст­во измерений, обладает совокупностью метрологических характеристик.

Определяющими метрологическими характеристиками МВИ являются:

- область применения, включающая в себя диапазон измерений;

- ограничивающие параметры влияющих факторов;

- погрешность измерений, состоящую, в общем виде из систематической и случай­ной составляющих погрешности.

МВИ может быть оформлена в виде самостоятельного документа или входить со­ставной частью в другой документ (стандарт, технические условия, методика испытаний и пр.).