2014-02-09
1918
Техническая подсистема ГСИ
Технической основой ГСИ являются:
1. Система (совокупность) государственных эталонов единиц и шкал физических величин – эталонная база страны.
2. Система передачи размеров единиц и шкал физических величин от эталонов ко всем СИ с помощью эталонов и других средств поверки.
3. Система разработки, постановки на производство и выпуска в обращение рабочих СИ. обеспечивающих исследования, разработки, определение с требуемой точностью характеристик продукции, технологических процессов и других объектов.
4. Система государственных испытаний СИ (утверждение типа СИ), предназначенных для серийного или массового производства и ввоза из–за границы партиями.
5. Система государственной и ведомственной метрологической аттестации, поверки и калибровки СИ.
6. Система стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов.
7. Система стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов.
Различают децентрализованное и централизованное воспроизведение единиц.
При децентрализованном единицы воспроизводятся там, где выполняются измерения (м2 и др. производные физические величины).
При централизованном информация о единицах передается с места их централизованного хранения и воспроизведения. Оно осуществляется с помощью специальных технических средств, называемых эталонами.
Эталон единицы величины – средство измерений, предназначенное для воспроизведения и хранения единицы величины (или кратных либо дольных значений единицы величины) с целью передачи её размера другим средствам измерений данной величины.
От эталона единица величины передается разрядным эталонам, а от них – рабочим средствам измерений.
Эталоны классифицируют на первичные, вторичные и рабочие.
Первичный эталон – это эталон, воспроизводящий единицу физической величины с наивысшей точностью, возможной в данной области измерений на современном уровне научно–технических достижений. Первичный эталон может быть национальным (государственным) и международным.
Государственный эталон единицы величины – эталон единицы величины, признанный решением уполномоченного на то государственного органа в качестве исходного на территории Российской Федерации.
Международные эталоны хранит и поддерживает Международное бюро мер и весов (МБМВ). Важнейшая задача деятельности MБMB состоит в систематических международных сличениях национальных эталонов крупнейших метрологических лабораторий разных стран с международными эталонами, а также и между собой, что необходимо для обеспечения достоверности, точности и единства измерений как одного из условии международных экономических связей.
Сличению подлежат как эталоны основных величин системы SI, так и производных. Установлены определенные периоды сличения. Например, эталоны метра и килограмма сличают каждые 25 лет, а электрические и снеговые эталоны – один раз в 3 года.
Первичному эталону соподчинены вторичные и рабочие (разрядные) эталоны Размер воспроизводимой единицы вторичным эталоном сличается с государственным эталоном.
Вторичные эталоны (их иногда называют «эталоны–копии») могут утверждаться либо Госстандартом РФ, либо государственными научными метрологическими центрами, что связано с особенностями их использования.
Рабочие эталоны воспринимают размер единицы от вторичных эталонов и, в свою очередь, служат для передачи размера менее точному рабочему эталону (или эталону более низкого разряда) и рабочим средствам измерений.
Каждый эталон состоит из воспроизводящей части и приспособлений или устройств, обеспечивающих съем и передачу информации о размере единицы.
Стандартные образцы состава и свойств веществ и материалов – это образцы веществ и материалов, химический состав или физические свойства которых типичны для данной группы веществ (материалов), определены с необходимой точностью, отличаются высоким постоянством и удостоверены сертификатом. Они играют важную роль в обеспечении единства измерений.
Стандартные образцы используются для градуировки, поверки и калибровки химического состава и различных свойств материалов (механических, теплофизических, оптических и др.). Они могут применяться непосредственно для контроля качества сырья и промышленной продукции путем сличения. По существу стандартные образцы служат для поддержания единства измерений, то есть являются средствами измерений.
Стандартные образцы подвергаются специальным испытаниям, по результатам которых они получают свидетельства (сертификат) и вносятся в государственный реестр стандартных образцов, а он, в свою очередь, является составной частью (разделом) Государственного реестра средств измерений.
Образцы состава и образцы свойств в зависимости от уровня утверждения подразделяются на: государственные, отраслевые и предприятий.
В России действует Государственная служба стандартных образцов (ГССО) в составе НПО ВНИИМ им Д. И. Менделеева.
Передача информации о размерах единиц. Правильность и точность заложенной в средства измерений информации о размере единиц устанавливается при утверждении типа средств измерений. Сохранность этой информации контролируется при первичной и всех последующих поверках средств измерений.
Использование для градуировки, аттестации и поверки средств измерений непосредственно государственных эталонов не допускается. Эти эталоны являются национальным достоянием, ценностями особой государственной важности.
По государственным эталонам устанавливаются значения физических величин вторичных эталонов. Среди вторичных эталонов различают: эталоны–свидетели, предназначенные для проверки сохранности государственного эталона и замены его в случае порчи или утраты; эталоны сравнения, применяемые для сличения эталонов, которые по тем или иным причинам не могут быть непосредственно сличены друг с другом; эталоны–копии, используемые для передачи информации о размере рабочим эталонам.
На рисунке 7 приведен один из вариантов схемы передачи информации о размере единицы от государственного эталона к средствам измерений, из которой видно, что от вторичных эталонов информацию о размере единицы получают нижестоящие эталоны (1–го, 2–го, 3–го и 4–го разрядов) и рабочие средства измерений. Но допускается использование рабочих средств измерений для передачи информации о размере единицы другим средствам измерений.
Количество ступеней от рабочего эталона до средства измерений зависит от требуемой точности передачи размера единицы и особенностей данной единицы. Известно, что на каждой ступени передачи информации точность теряется в 3–5 раз (иногда в 1,25–10 раз).
Таким образом, при многоступенчатой передаче эталонная точность не доходит до потребителя. Поэтому для высокоточных средств измерений число ступеней может быть сокращено вплоть до передачи им информации о размере единицы непосредственно от эталона–копии.
В соответствии с Законом «Об обеспечении единства измерений» измерения должны проводиться по методикам, аттестованным в установленном порядке.
Методика выполнения измерений – это совокупность операций и правил, выполнение которых обеспечивает получение результатов с известной погрешностью.
Поскольку погрешность определяется не только метрологическими характеристиками средств измерений, но и погрешностью отбора и приготовления проб, условиями проведения измерений, ошибкой оператора и другими причинами, это определение означает, что методики выполнения измерений могут разрабатываться и быть аттестованными только применительно к конкретным условиям проведения измерения с использованием конкретных средств.
Рисунок 7 – Схема передачи информации о размере единицы величины
Данное утверждение не означает, что для каждой измерительной или испытательной лаборатории должны разрабатываться собственные методики. Но если лаборатория использует тип средства измерения, приведенный в аттестованной методике, влияющие факторы (температура и влажность окружающего воздуха и измеряемой среды, напряжение и частота электрической сети, вибрация, внешнее магнитное поле и др.) находятся в определенном данной методикой диапазоне, а оператор соответствует установленной в ней квалификации, то физические величины будут измеряться в этой лаборатории с известной погрешностью.
Методики выполнения измерений содержат следующие структурные элементы и разделы:
― наименование;
― область применения;
― нормативные ссылки;
― определения;
― обозначения и сокращения;
― требования к погрешности измерений или приписанные характеристики погрешности измерений;
― средства измерения и вспомогательные устройства;
― методы измерений;
― требования безопасности, охраны окружающей среды;
― требования к квалификации операторов;
― условия измерений;
― подготовка к выполнению измерений;
― выполнение измерений;
― обработка результатов измерений;
― контроль точности результатов измерений;
― приложения.
Порядок разработки и аттестации методик выполнения измерений определяет Ростехрегулирование. Аттестацию методик в сферах распространения государственного метрологического контроля и надзора осуществляют ГНМЦ, территориальные органы Государственной метрологической службы и другие организации, аккредитованные на право проведения аттестации. Аттестацию методик, применяемых вне сфер распространения государственного метрологического контроля и надзора, предприятия проводят в установленном ими порядке.
Разработка методик выполнения измерений должна включать:
― анализ технических требовании к точности измерений, изложенных в стандарте, технических условий или технических заданий;
― определение конкретных условий проведении измерений;
― выбор испытательного и вспомогательного оборудовании, а также средств измерений;
― разработку при необходимости нестандартных средств измерений;
― исследование влияния условий проведения измерений и подготовки испытуемых объектов к измерениям;
― определение порядка подготовки средств измерений к работе, последовательности и количества измерений;
― разработку или выбор алгоритма обработки экспериментальных данных и правил оформления результатов измерения;
Нормативно–техническими документами (НТД). регламентирующими методику выполнения измерений являются:
1. Государственные стандарты или методические указания Госстандарта России по методикам выполнения измерений. Стандарт разрабатывается и том случае, если применяемые средства измерений внесены в Государственный реестр средств измерений.
2. Отраслевые методики выполнения измерений, используемые в одной отрасли.
3. Стандарты предприятий на методики выполнения измерений, используемые на одном предприятии.
В НТД на методики выполнения измерений предусматриваются: нормы точности измерений; специфика измеряемой величины (диапазон, наименование продукции и т. д.); максимальная автоматизация измерений и обработки данных.
Методики выполнения измерений перед их вводом в действие должны быть аттестованы или стандартизованы. Аттестация включает в себя: разработку и утверждение программы аттестации; выполнение исследований в соответствии с программой; составление и оформление отчета об аттестации; оформление аттестата методики выполнения измерений.
При аттестации должна быть проверена правильность учета всех факторов, влияющих на точность измерений, установлена достоверность их результатов. Аттестацию методик выполнении измерений проводят государственные и ведомственные метрологические службы. При этом государственные метрологические службы проводят аттестацию методик особо точных, ответственных измерений, а также измерений, проводимых в организациях Госстандарта России.
Стандартизация методик применяется для измерений, широко применяемых на предприятиях.
Методики выполнения измерений периодически пересматриваются с целью их усовершенствования.
Под метрологической аттестацией понимают исследование средства измерении, выполняемое метрологическим органом с целью определения его метрологических Свойств и выдачи соответствующего документа с указанием полученных данных.
По результатам метрологической аттестации средству измерений приписываются определенные метрологические характеристики, определяется возможность применения его в качестве образцового или рабочею средства измерений. В настоящее время под метрологической аттестацией обычно понимают всестороннее исследование образцовых или нестандартизированных средств измерений, а также стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов.
Нестандартизированные средства измерений (НСИ). Установлен порядок метрологического обеспечения эксплуатации нестандартизированных средств измерении, который распространяется также на:
― ввозимые из–за границы единичными экземплярами;
― единичные экземпляры серийных средств измерении, отличающиеся от условий, для которых нормированы их метрологические характеристики;
― серийно выпускаемые образцы, в схему и конструкцию которых внесены изменения, влияющие на их метрологические характеристики.
Нестандартизированными могут быть как рабочие, так и образцовые средства измерений.
Задачами метрологического обеспечения НСИ являются:
1. Исследование метрологических характеристик и установление соответствия НСИ требованиям технических заданий, либо паспорту (проекту) завода изготовителя.
2. Установление рациональной номенклатуры НСИ.
3. Обеспечение НСИ средствами аттестации, поверки (НТД по поверке) при их разработке, изготовлении и эксплуатации.
4. Обеспечение постоянной пригодности НСИ к применению по назначению с нормированной для них точностью.
5. Сокращение сроков и снижение затрат на разработку, изготовление и эксплуатацию.
Научно–методическое руководство деятельностью предприятий но метрологическому обеспечении НСИ осуществляют головные и базовые организации метрологической службы министерств (ведомств), метрологические институты, центры стандартизации и метрологии Госстандарта России.
Вновь разработанные иди закупленные по импорту НСИ допускаются к применению только после их метрологической аттестации. Если существует договор о взаимном признании результатов аттестации средств измерений со страной, из которой импортируется НСИ, то аттестация в России может не проводиться.
За разработкой, изготовлением и эксплуатацией НСИ ведется авторский и государственный (в сферах распространения государственного метрологического контроля и надзора) надзор, а также ведомственный контроль.
Авторский контроль НСИ осуществляется метрологической службой разработчика. Он предусматривает участие в подготовке и проведении метрологической аттестации НСИ, оказание помощи при разработке нормативно–технической документации и организации поверки НСИ.
Ведомственный метрологический контроль за разработкой, изготовлением, аттестацией и поверкой НСИ проводится метрологическими службами министерства (ведомства).
