Метрологическая аттестация: периоды поверки, особенности проведения и требования ГОСТ

Под процедурой метрологической аттестации следует понимать проверку соответствия показателей прибора, полученных в результате тестирования, с установленными метрологическими значениями, которые зафиксированы в ГОСТ 8.326-89. Данное мероприятие проводят с целью узаконивания применения средства измерения и подтверждения достоверности результатов исследований, проводимых с его использованием.

Для чего необходима данная процедура

Проведение метрологической аттестации методик измерения и специальных приборов вызвана потребностью в том, чтобы определить, насколько соответствуют фактические показатели оборудования требованиям стандартов и нормативным положениям. Поверке могут подвергать определенные устройства. Но также и те, которые не подлежат прохождению государственной экспертизы в обязательном порядке в территориальных органах Государственной метрологической службы. Также испытания периодически проводят с подопытными образцами разрабатываемых измерительных приборов, а также импортного оборудования, ввезенного на территорию РФ в единичном экземпляре или ограниченной партией.

Поверка и метрологическая аттестация средств измерений преследует следующие цели:

• определение приоритетных качеств и свойств приборов, подлежащих регулярной поверке и контролю;

• установление перечня метрологических характеристик и выявление несоответствий параметрам, утвержденных официальными документами;

• апробация новых исследовательских и поверочных методик.

Аттестацию осуществляют государственные органы, подведомственные ГМС и ведущие свою деятельность по особой разработанной программе. Итоги тестирования аппаратуры после метрологической аттестации оформляют в виде протоколов установленного образца. Если результаты поверки носят положительный характер, выдается Свидетельство о прохождении соответствующего контроля и аттестации. В этом документе указываются все характеристики, которыми должны обладать приборы, изготовленные на основании ГОСТа.

Средства измерения и испытательное оборудование. В чем разница?

В отличие от проверки измерительных приборов, метрологическая аттестация испытательного оборудования назначается для подтверждения возможностей создания условий тестирования в рамках незначительных погрешностей и установление пригодности использования устройств по целевому назначению. И поверка, и аттестация может быть первичной или повторной (периодической). В ходе первичной процедуры испытания:

• определяется степень воздействия внешних факторов или обстоятельств на выбор режима функционирования прибора;

• фиксируются и документально оформляются пороговые значения при испытании конкретных типов продукции;

• определяются отклонения от усредненных нормированных значений;

• устанавливается возможность гарантирования безопасности персонала;

• подтверждается отсутствие вредного влияния на окружающую природу;

• выявляется перечень важных показателей оборудования, которые необходимо регулярно инспектировать.

Повторная метрологическая аттестация и поверка проводится в процессе рабочей эксплуатации испытательного оборудования. Аппараты тестируются в том объеме, который необходим для подтверждения параметров соответствия рабочих характеристик требованиям нормативных и эксплуатационных документов. Итоги проведенного метрологического исследования и аттестации вносятся в протокол. Если результаты проверки окажутся положительными, на оборудование выдается аттестат стандартного образца и вносится соответствующая запись в эксплуатационные документы.

О воспроизведении единиц стандартных величин

Важным условием в ходе проведения метрологической аттестации является обеспечение единства физических показателей прибора при его минимальной и максимальной эксплуатации. Говоря о единстве измерений, понимают характеристику качественных критериев, которая заключается в переводе результатов проверки на узаконенные единицы. Точные размеры данных критериев устанавливаются в пределах полученных величин. В то же время неточности при тестировании и получении результатов учитываются с заданной вероятностью, поэтому находятся в четко установленных рамках.

Термин «единство измерения» имеет широкое значение, поскольку предполагает решение первостепенных задач метрологических исследований. Унификацию физических величин, необходимых при разработке системы воспроизведения и передачи данных со стопроцентной точностью. Метрологическая аттестация методик измерений позволяет обеспечивать их единство при минимальной точности. Необходимой для научно-технического анализа.

Для достижения и поддержания на высоком уровне единства измерений осуществляется деятельность множества подведомственных метрологических служб в регионах. Они проводят исследование согласно действующим правилам, требованиям и стандартам. Функционирование системы государственных органов, обеспечивающих единство измерений, регламентировано нормативно-правовыми актами метрологической службы и подчиненных им территориальных структур.

Чтобы гарантировать единство измерений, обязательным условием является наличие тождественных единиц с градацией всех существующих систем измерений фиксированной величины. Этого удается достичь за счет максимальной точности при воспроизведении и хранении в специализированных учреждениях установленных эталонов физических величин, а также передачи их размеров применяемым контрольным прибором.

Производные и основные единицы

Метрологической аттестации подвергаются средства измерений, требующие воспроизведения единиц физической величины. Этот показатель представляет собой очередную последовательность операций по выведению единицы физвеличины при наивысшей точности. Происходит это путем сравнения с государственным эталоном или исходным образцовым средством измерения.

Воспроизведение основной единицы — это исполнение единицы посредством образования фиксированной величины. Воспроизвести основную единицу можно только с помощью государственного первичного эталона. В качестве примера приведем единицу массы, равную одному килограмму. Государственный эталон выполнен в виде платиноиридиевой гири, которая сберегается в Международном бюро мер и весов как мировой эталон килограмма. Всем другим странам, которые используют стандартную систему измерения, выдана копия этой килограммовой гири в номинальном значении 1 кг. С учетом последних международных сличений, которые проводились 40 лет назад, масса платиноиридиевой гири, входящей в состав государственного эталона РФ, составила 1,000000087 кг.

В отличие от основной, воспроизведение производной единицы предполагает установление значения физической величины в строго определенных единицах на основании косвенных замеров и прочих величин, которые функционально связанны с измеряемым параметром. Так, например, воспроизведение единицы силы, по закону Ньютона, проходит на основании известной всем школьникам формулы: Р = mg, где m – масса тела; g – его ускорение при свободном падении.

Хранение и передача

Метрологической аттестации подвергаются средства измерений, способные не только воспроизводить, но и передавать единицы в точных размерах, то есть приводить в соответствие величины хранимых поверяемых приборов к размерам эталонных единиц при осуществлении поверки или калибровки. При этом передача размера единицы происходит сверху вниз, то есть сначала получают более точные средства, затем менее точные.

При хранении единицы подразумевается совокупность нескольких одновременных действий, которые призваны обеспечивать стабильность размеров единицы во времени с показателями конкретного измерительного прибора. Сбережение эталонной единицы параллельно влечет за собой проведение нескольких взаимосвязанных операций, которые позволили бы поддерживать метрологические критерии эталона в строго установленных рамках. При хранении первичного эталона можно избежать проведения регулярных исследований, в том числе сличение с национальными эталонами зарубежных стран для повышения точности воспроизведения и повышения эффективности методик передачи.

Подробнее об эталоне

Это комплекс средств измерений, предназначенный для воспроизведения или сбережения единицы. Как уже было отмечено, при аттестации метрологического оборудования передача размеров нижестоящим компетентным осуществляется в установленном порядке. Причем ГОСТом 8.057-80 определена допустимая классификация, назначаются общие требования к формированию, сбережению и использованию эталона.

Количество эталонов не совпадает с числом существующих физических величин. Для некоторых единиц эталон не создается, поскольку иногда невозможно прямо сравнивать и убеждаться в соответствии физвеличины. Например, при метрологической аттестации измерительных устройств не используется эталон площади, поскольку он в принципе не может существовать, разработать его также невозможно. Иногда эталоны не разрабатываются, если единицы физических величин воспроизводятся с минимальной погрешностью на фоне примитивных приспособлений для измерений.

Свойства эталона

Эталон может иметь свою калибровку. Метрологическая аттестация предполагает обязательный учет конструкции образца, его физических свойств и способа воспроизведения основной и производной единицы. При этом эталон должен быть неизменен, сличаем, легко воспроизводим.

Под неизменностью подразумевается свойство средства измерения удерживать стабильные величины воспроизводимых единицы на протяжении определенного временного интервала. Кроме того, все изменения, которые зависят от внешних условий, должны строго определяться функциями величин, которые доступны точному измерению. Высокие результаты метрологической аттестации измерительных каналов могут послужить идеей для разработки «натуральных» эталонов различной величины, основанной на физических и постоянных показателях.

Воспроизводимостью называется возможность воспроизведения единицы физической величины на основе теоретического определения с минимальной вероятностью погрешности для действующего уровня развития средства измерений. Она достигается благодаря постоянному изучению эталона для выявления процента систематических погрешностей и их исключения за счет внесения соответствующих корректировок.

При проведении метрологической аттестации огромную роль играет сличаемостъ эталона, которая позволяет добиться полного сличения с эталоном других средств измерения, находящихся ниже по поверочной схеме, включая вторичные эталоны. Это позволяет достичь максимальной точности при любой применяемой технике измерения. Сличаемость подразумевает, что эталонные образцы не вносят никаких искажений в результат сличения.

Основные виды эталонов

Первая классификация эталонов, используемых при метрологической аттестации методик и средств измерения, основана на воспроизведении единиц. Таким образом, разделяют эталоны на первичные и вторичные. Первичный гарантирует сбережение и воспроизведение физической величины с максимальной точностью. Такой эталон покажет самый достоверный результат в стране, в сравнении с другими эталонами. Они представляют собой уникальные измерительные устройства, которые имеют сложную измерительную структуру. Первичные эталоны создаются с учетом новейших достижений научно-технического прогресса, поэтому лежат в основе государственной системы применения инструментов единства измерений.

Вторичный эталон хранит параметры единицы, которые были получены после сличения с первичным эталоном в той же физической величине. Такие образцы всегда входят в комплекс подчиненных средств сбережения единиц и распространения их размеров, используются только тогда, когда в этом есть реальная необходимость для организации проведения метрологической аттестации. По ГОСТу обеспечение сохранности и минимального износа государственного эталона обеспечивают органы, относящиеся к системе ГМС.

В состав вторичных эталонов включены средства измерения, с помощью которых хранится единица физической величины и контролируются условия передачи размеров. Вторичный эталон, который является исходным для Государственной метрологической службы, часто называют рабочим или ведомственным. В совокупности государственные первичные или вторичные эталоны, которые служат основой для обеспечения единства показателей, составляют эталонную базу государства.

Национальные и международные образцовые величины

Несложно догадаться, что международный эталон – это образец физической величины, который принят в качестве образца по международному договору. Такой эталон имеет приоритет над внутригосударственными образцами. При прохождении процедуры метрологической аттестации измерительных каналов требуется обязательное согласование с параметрами международного эталона физической величины.

Внутригосударственные эталоны, которые также называют национальными, чаще представляют собой первичные образцы, официально утвержденные в качестве главного исходника. Государственные эталоны изготавливают, хранят и применяют в центральных метрологических научных институтах страны. Погрешность при воспроизведении единицы не должна превышать минимально допустимые отклонения. Поскольку национальный эталон считается полностью соответствующим международному, его используют в различных научно-технических проектах. В состав внутригосударственных эталонов входят также измерительные средства, позволяющие хранить и воспроизводить единицу физвеличины. Национальные эталоны иногда проходят процедуру сличения с державными образцами из других стран.

По количеству средств измерений, которые входят в эталон, различают:

• групповые эталоны, содержащие совокупность однотипных средств измерений по диапазону и номинальному значению;

• одиночные образцы, в составе которых присутствует только одна система замера (прибор или эталонная установка) для исполнения и сбережения единицы.

Если образец меры предназначен для транспортировки к месту проведения метрологической аттестации по методике выполнения измерений, его называют транспортируемым или мобильным.

Погрешности

Допустимые границы погрешности эталонов устанавливаются ГОСТом 8.381—80. Отклонения в первичных образцах государственного уровня нестабильны. Такая погрешность может быть неисключенной систематической, что можно понять по границам, в которых она обнаружена. Случайное отклонение определяют усредненным квадратическим умножением. В результате измерений при исполнении единицы указывается число независимых замеров. Нестабильность эталона задает изменения в размере единицы при воспроизведении или хранении эталона в течение определенного временного интервала.

Оценить степень погрешности вторичного эталона можно по степени отклонения размеров сберегаемых единиц от размера производной единицы, полученной от первичного образца. В этом случае указывают обязательно суммарную погрешность и учитывают случайные отклонения при сличении, передаче размеров единицы или нестабильности вторичного образца. Суммарно погрешность можно охарактеризовать как результат произведенных замеров при сличении с первичным или вторичным эталоном, стоящим выше по измерительной схеме. Также полученное число может быть крайней границей отклонения с вероятностью не более 0,99.

При аттестации метрологических каналов передача параметров единиц физических величин от вторичных образцовых измерительных устройств выполняется с помощью рабочих эталонов. Кстати, этот термин был введен в России не так давно. Вместо него, использовалось словосочетание «образцовые средства измерений», однако, отказаться от него пришлось для того, чтобы привести терминологию в соответствии с международной.

Рабочие эталоны подразделяют на разряды. Каждый из них используется по определенному порядку и правилам соподчинения согласно поверочной схеме. Для разных видов замеров требуется разный разряд образца, что зависит также от стандартов поверочных схем. Совершить правильную передачу единиц физической величины в существующих звеньях метрологической цепи можно вплоть до установки поверочных схем, которая представляет собой нормативный документ. Поверочная схема устанавливает соподчинение измерительных приборов, участвующих в передаче размеров образца к рабочим приборам с указанием погрешностей и метода замера.