1.3.6 Державна система забезпечення єдності вимірювань

Еталони одиниць фізичних величин - засоби вимірю­вання (або комплекси засобів вимірювання), які забезпечу­ють відтворення і зберігання одиниць з метою передачі їх розмірів робочим засобам вимірювання. Передача розмірів одиниць здійснюється за допомогою провірочних схем.

Нині у метрології діють понад сотні еталонів одиниць фізичних величин. Відповідно до поділу фізичних величин на основні і похідні еталони поділяються на еталони одиниць основних і похідних величин. За точністю відтворення одиниць і підпорядкованості еталони поділяються на первинні і вторинні.

Первинні еталони відтворюють і зберігають одиниці і пере­дають їх розміри з найвищою точністю, яку можна досягти в даній галузі вимірювання різновидом первинних еталонів е спеціальні еталони, призначені для відтворення одиниць у вста­новлених особливих умовах (надвисокі частоти, Рисі і великі енергії, тиск, температура тощо). Первинні і спеціальні еталони, офіційно затверджені для країни, називаються державними, і на кожен з них затверджують спеціальний стандарт.

До вторинних еталонів належать еталони- копії, ета­лони порівняння і робочі еталони. Еталони-копїі призначені для передачі розміру одиниць робочим еталонам, які, в свою чергу, служать для повірки зразкових та найбільш точних робочих засобів вимірювання. Еталони порівняння призначені для взаємного порівняння еталонів, яких безпосередньо не можна порівнювати один з одним.

За своїм складом еталони можуть бути одиничні і групові. Одиничний еталон - це одна міра (пристрій чи уста­новка), а груповий складається з однотипних мір(вимірю­вальних пристроїв), які відтворюють розмір одиниці як середнього арифметичного результатів відтворення кожним із елементів цієї сукупності.

Крім національних еталонів, е міжнародні еталони, які належать групі держав і призначені для підтримання єдності вимірювань у міжнародному масштабі періодичним порівнян­ням державних еталонів з міжнародним і один з одним.

Найвищу точність мають еталони часу і частоти. Держав­ний еталон частоти і часу відтворює одиницю з відносною по­хибкою близько 10-13.

Основними об’єктами стандартизації є: одиниці фізичних величин; державні еталони і провірочні схеми; методи і засо­би повірки засобів вимірювання; номенклатура нормованих метрологічних характеристик засобів вимірювання; норми точності вимірювань; способи вираження і форми подання результатів вимірювання і показників точності вимірювань; методики виконання вимірювань; організація і проведення державних випробувань, повірки, метрологічної атестації засобів вимірювання; терміни і визначення в галузі метро­логії тощо.

Щоб забезпечити єдність вимірювань, необхідне вико­нання таких вимог. Результати вимірювань мають виража­тися в одиницях фізичних величин, допущених до застосу­вання державними стандартами. Відповідно до цих стандартів основними одиницями є одиниці системи СІ: метр(м) - одиниця довжини; кілограм(кг) - одини­ця маси; секунда(с) - одиниця часу; ампер(А) - оди­ниця струму; кельвін(К) - одиниця термодинамічної температури; моль(моль) - одиниця кількості речовини; кандела(кд) - одиниця сили світла.

Додатковими одиницями взято радіан(рад) - одиниця плоского кута і стерадіан(ср) - одиниця тілесного кута. Крім основних і додаткових, система одиниць передбачає похідні одиниці, які утворюються з основних і додаткових за допомогою визначальних рівнянь. Допускаються до застосу­вання також позасистемні одиниці.

3асоби вимірювання, призначені для серійного випуску, підлягають державним випробуванням. Основною метою дер­жавних випробувань є встановлення відповідності випущених у державі серійно або закуплених за кордоном засобів вимірювання вимогам стандартів і технічних завдань.

Засоби вимірювання, які знаходяться у користуванні, мають періодично піддаватися державній повірці, ревізії, експертизі. Повірка засобів вимірювання здійснюється для встановлення придатності їх до застосу­вання. Ревізія засобів вимірювання здійснюється для встановлення відповідності засобів і методик вимірювань необхідному рівню метрологічного забезпечення вироб­ництва. Експертиза здійснюється тоді, коли виникають питання про відповідність засобів вимірювання і методик їх застосування технічним вимогам.

Метрологічні характеристики засобів вимірювання, що підлягають нормуванню, мають відповідати державним стан­дартам, які встановлюють номенклатуру метрологічних характеристик засобів вимірювання, а також способи їх представлення в нормативно-технічній документації.

Форми представлення результатів вимірювань мають відповідати державним стандартам. У номенклатуру вста­новлених стандартом показників входять функції роз­поділу ймовірності систематичної і випадкової похибок результатів вимірювання, числові характеристики систе­матичної і випадкової похибок, а також інтервали, у яких похибки результатів вимірювань знаходяться із заданою ймовірністю.

Вимірювання, норми точності яких регламентовані стан­дартами або нормативно-технічними документами, мають виконуватися за стандартними або атестованими методиками виконання вимірювань згідно з державними стандартами.

Державна система забезпечення єдності вимірювань встановлює вимоги до еталонів одиниць фізичних величин і до системи передачі розміру робочим засобам вимірювання.

Кожний засіб вимірювання, який функціонує у встановле­них умовах, забезпечує зумовлений ступінь достеменності результатів вимірювання, які отримані за його допомогою. Це досягається завдяки передбаченим стандартами заходам, основою яких є повірочні схеми, що встановлюють методи, засоби, точність і підпорядкування засобів вимірювання у разі передачі розміру одиниці фізичної величини від вихідного зразкового засобу вимірювання до об’єкта повірки. Оскільки повірочні схеми призначені загалом для пере­ дачі розмірів одиниць величин від державних еталонів до

об’єктів повірки, то в основу провірочних схем закладений багатоступінчастий принцип.

Багатоступінчаста передача розміру одиниці величини в провірочних схемах передбачає, що, крім державного етало­на, необхідно створити еталони-копії, робочі еталони, а та­кож зразкові засоби першого, другого і третього розрядів. Державні повірочні схеми оформляються як державний стандарт, який містить провірочну схему як креслення і необхідну текстову частину.

Поняття єдності і точності вимірювань е визначальними для теоретичної мет­рології і метрологічної практики. Різниця і в той же час взаємозв’язок, взаємообумовленість цих понять визначають характер, зміст, направленість і форми організації метрологічного забезпечення будь-яких виробничих проблем.

Можливість застосування результатів вимірювання для правильного і ефек­тивного розв'язання будь-якої вимірювальної задачі визначається такими трьо­ма умовами:

• результати вимірювань виражають в узаконених одиницях і(чи) формах;

• відомі (з необхідною заданою достовірністю) значення показників точності цих результатів;

• значення показників точності забезпечують оптиРисьне (відповідно до вибраних критеріїв оптиРисьності) розв'язання задачі, для якої результати призначені.

Якщо результати вимірювань задовольняють перші дві умови, то про них відомо все, що необхідно знати для прийняття обґрунтованого рішення про можливість їх вико­ристання. Такі результати можна порівнювати. Їх можна використовувати в різних поєднаннях, різними людьми і організаціями. В цьому випадку можна вважати, що забез­печено єдність вимірювання.

Якщо ж результати вимірювань не мають яких-небудь з цих властивостей, тобто невідома чи неправильно визначена їх точність, то фактично непридатні для розв'язання тих чи інших вимірювальних задач результати вимірювань можна помилково прийняти за придатні. Такі результати неможливо порівнювати чи сумісно використовувати. В цих випадках прийнято говорити про відсутність єдності вимірювань.

Третя з перекислених вище умов визначає специфічні вимоги до точності за­стосовуваних методів і ЗВТ, насамперед:

1. Точність результатів технічних вимірювань можна достовірно оцінинити на ос­нові попереднього аналізу можливих причин і джерел похибок вимірювань і апріорної оцінки значень цих похибок.

Отже, для забезпечення єдності вимірювань необхідно створити і регламентувати такі правила підготовки і проведення вимірювань, опрацювання і оформлення 'іх результатів, дотримання яких гарантує певну точність всіх виконуваних за даними правилами вимірювань.

2. Реальна точність технічних вимірювань зумовлюється не тільки інструмен­тальними, а й методичними похибками, пов'язаними з використанням непрямих вимі­рювань, пожорсткішанням умов застосування приладів, динамічними та іншими властивостями об’єктів вимірювань тощо.

Необхідно відзначити, що практичну діяльність з оцінки точності результатів _ вимірювань (керуючись відповідними регламентованими правилами) здійснюють ко­лективи спеціалістів (технологів, конструкторів, операторів), які планують і безпо­сёредньо виконують вимірювання. Органи ж метрологічної служби, розв'язуючи вказані вище задачі створюють необхідні умови (Держстандарт України і його організації - на міжгалузевому рівні; органи відомчих метрологічних служб - на рівні відомств, підприємств і організацій) для правильних і однотипних оцінок точності використовуваної вимірювальної інформації. Для реалізації цих умов органи метрологічної служби повинні спрямовувати діяльність відомств, підприємств і організацій на забезпечення єдності вимірювань (аналіз, прогнозування, планування, оцінку і нормування похибок вимірювання), контролювати її результати, забезпечувати планомірне зростання її ефективності і відповідність сучасним і перспективним потребам народного господарства.

Отже, на основі досягнень метрологічної науки розробляються правила метрологічної підготовки і виконання вимірювань, опрацювання і оформлення їх ре­зультатів. Виконання метрологічних правил, обов’язковість яких встановлюється нормативно-технічними документами Держстандарту України, забезпечує гарантовану точність результатів вимірювань. Повне, якісне і повсякчасне виконання цих правил забезпечується і контролюється органами метрологічних служб. Управління діяльністю забезпечення єдності вимірювань в масштабі країни (на міжгалузевому рівні) здійснює Держстандарт України і його організації.

Зміст