Система воспроизведения единиц физических величин и передачи их размера средствам измерения

5.1. ПОВЕРОЧНАЯ СХЕМА

Любая метрологическая операция должна проводиться согласно поверочной схеме по утвержденному на соответствующем уровне нормативному документу: методике поверки, методике выполнения измерения (МВИ), методике аттестации, методике калибровки, программе утверждения типа средства измерений и т.д. В системе СИ базой для построения измерительной цепочки является приборное оборудование, способное воспроизводить условия, установленные в определении базовой единицы СИ. Первичные эталоны являются вершиной пирамиды (рис. 6). Рабочие средства измерений поверяются «рабочими эталонами», которые могут использоваться для ежедневной калибровки на рабочем месте перед началом использования мерительного инструмента. В свою очередь рабочие эталоны калибруются по вторичным эталонам (лабораторным или «промежуточным эталонам»). Возможна целая цепочка промежуточных эталонов (поверочная схема), проходящая через специализированные лаборатории калибровки к национальному эталону, который может сравниваться с национальными эталонами других стран.

Рис. 6. Иерархия эталонов

Поверочная схема для средств измерения – нормативный документ, устанавливающий соподчинение средств измерений, участвующих в передаче размера единицы от эталона рабочим средствам измерения (с указанием методов и погрешности при передаче).

Существуют государственная (в масштабе всей страны) (рис. 7) и локальная (применяемая в отрасли, в ведомстве, предприятии и т.п.) поверочные схемы (рис. 8). На поверочных схемах прямоугольниками изображают соответствующее техническое средство, служащее для воспроизведения или измерения, а овалом изображают документ, согласно которому производится передача единицы физической величины. Для государственных поверочных схем разрабатываются государственные стандарты, которые утверждаются Госстандартом России, а локальная поверочная схема также должна быть утверждена органом соответствующего уровня законности и компетентности.

Размер единицы физической величины передается от государственного эталона другим средствам измерений с помощью системы эталонов и рабочих измерений. Эту систему образно можно представить в виде пирамиды, в основании которой находится вся совокупность однородных (по ориентации на измерение соответствующей величины) рабочих средств измерений, вершину занимает государственный эталон, а на промежуточных этажах расположены эталоны 1-го, 2-го, 3-го (иногда 4-го) разрядов (рис. 9).

В каждой ступени поверочной схемы регламентируется порядок (метод) передачи размера единицы. Наименование методов поверки (калибровки) на схеме заключается в горизонтальные овалы. Здесь же указывается допускаемая погрешность метода поверки. Кроме наименования средства измерений, в каждом из прямоугольников указываются основные метрологические характеристики средств измерений данной ступени поверочной схемы: пределы измерений, неисключенная составляющая систематической погрешности , среднее квадратическое отклонение случайной погрешности S₀, нестабильность воспроизведения единицы физической величины v₀ ,

Рис. 7. Государственная поверочная схема

доверительная погрешность (на поверочных схемах ее принято обозначать ), абсолютная погрешность . Для государственных эталонов в большинстве случаев указываются НСП ( ) и СКО (S₀).

Показателем достоверности передачи размера единицы величины является соотношение погрешностей средств измерений между вышестоящей и нижестоящей ступенями поверочной схемы. Желательно иметь это

Рис. 8. Локальная поверочная схема для средств измерений абсолютного давления

Рис. 9. Схематическое изображение системы передачи размера единицы величины

соотношение достаточно высоким (1:10), но в большинстве случаев достигнуть такого соотношения не всегда удается. Поэтому считается достаточным соотношения погрешностей 1:5 , 1:4 , 1:3. Однако в отдельных случаях не удается выполнить и минимально допустимого соотношения 1:3. Достоверность передачи размера единицы величины в этих случаях естественно уменьшается.

Нормативные документы по обеспечению единства измерений – технические регламенты, государственные стандарты, применяемые в установленном порядке международные (региональные) стандарты, методические указания, правила, положения, инструкции и рекомендации, содержащие нормы и требования по обеспечению единства измерений.

Достижение единообразия СИ обеспечивается их калибровкой на предприятиях-изготовителях, а при эксплуатации - периодической поверкой или калибровкой, в процессе которых определяется соответствие метрологических характеристик, в первую очередь, погрешностей СИ установленным в документации на них нормам. Если эти нормы нарушены, средство измерения изымается из эксплуатации и после проведенного ремонта заново градуируется. По результатам поверки выдается свидетельство о поверке и наносится оттиск поверочного клейма, а по калибровке либо выдается сертификат, либо производится запись в паспорте.

Сертификат о калибровке - документ, удостоверяющий факт и результаты калибровки средства измерений, который выдается организацией, осуществляющей калибровку.

Поверка средства измерений - совокупность операций, выполняемых органами государственной метрологической службы (другими уполномоченными на то органами, организациями) с целью определения и подтверждения соответствия средства измерений установленным техническим требованиям.

Аккредитация на право поверки средств измерений - официальное признание уполномоченным на то государственным органом полномочий на выполнение поверочных работ.

Калибровка средства измерений - совокупность операций, выполняемых с целью определения и подтверждения действительных значений метрологических характеристик и/или пригодности к применению средства измерений, не подлежащего государственному метрологическому контролю и надзору.

Различие между поверкой и калибровкой заключается в том, что поверка - вид государственного контроля и надзора, а калибровка - вид контроля и надзора юридического лица. Калибровка не подменяет поверку. Поверка производится в любом случае, если это требуется соответствующим документом, даже при проведенной калибровки.

По существу калибровка является добровольной формой метрологического обеспечения средств измерений и выполняется обычно калибровочными лабораториями, аккредитованными на данном предприятии метрологическими органами Госстандарта России. Но калибровку могут осуществлять также органы государственной метрологической службы (по соответствующему договору).

Термин «калибровка» может трактоваться и шире, потому что в силу добровольности можно установить новые пределы погрешности и записать их в паспорт средства измерения. При поверке определяется только соответствие требованиям соответствующего нормативного документа и если эти требования нарушены средство измерений будет забраковано, а в паспорте прибора указывается только «годен - не годен».

Поверка и калибровка являются операциями передачи размера единиц физических величин, правильность которой регламентируется специальным документом - государственной поверочной схемой (рис. 10), устанавливающей метрологическое соподчинение средств измерений.

Юстировка – метрологическая деятельность, имеющая целью доведение погрешности средства измерения до значения, соответствующего техническим требованиям.

В процессе юстировки измерительного прибора или меры добиваются, чтобы показание прибора или номинальное значение меры как можно меньше отличалось от истинного значения. Юстировка средств измерений осуществляется заводом-изготовителем, для они обеспеччения заданной точности. Юстировку нельзя путать с поверкой и калибровкой. Указанные операции осуществляются после юстировки.

Юстировка средства измерений - юстировка с целью доведения погрешностей средства измерений до значений, соответствующих техническим требованиям. Юстировка средства измерений производится, как правило после их ремонта или после их долгого хранения.

Первичная поверка производится для средств измерений при выпуске из производства или после ремонта, а также при ввозе средства измерений из-за границы партиями, при продаже.

Поверка и калибровка являются операциями для конкретного СИ.

Для средства измерений единичного производства (или ввозимого из-за границы) производится метрологическая аттестация,т.е. признание метрологической службой узаконенным для применения на основании тщательных исследований его свойств. В какой-то мере процедура «метрологическая аттестация» сродни процедуре «калибровка» в широком смысле этого слова. Разница заключается в том, что при калибровке делается заключение для единичного экземпляра средства измерения, а при метрологической аттестаций такое заключение может распространяться не только на единичный экземпляр, но и на всю партию.