12 Метрологическое обеспечение измерений

Общие сведения. Под метрологическим обеспечением понимают установление и применение научных организационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и точности измерений. Понятие «метрологическое обеспечение» неразрывно связано с понятиями и НД вытекающими из закона Российской Федерации «Об обеспечении единства измерений» и «метрологических служб» различных уровней, от государственного – ФГУ «Ростехрегулирование» (Росстандарт», до служб Главного метролога предприятия и его измерительных лабораторий. Научно-правовой основой метрологического обеспечения является Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ), представляющая собой комплекс государственных стандартов и других нормативно документов (НД). Единство - единообразие измерений. Под единообразием средств измерений понимают такое состояние измерений, когда они проградуированы в указанных единицах, а их метрологические свойства соответствуют нормам. Единообразие СИ обеспечивается путем их поверки и калибровки. В предыдущем разделе 11.2 о надёжности речь шла об оценке надежности как работоспособность, а в следующем разднле 12.1 речь пойдёт об таком же понятии надёжности, но с позиции поверочной процедуры испытательного сравнения СИ с СИ эталоном. К вопросу метрологического обеспечения относится задача отпределения парка необходимых средств измерений, которые своим присутствием на каждом рабочем месте промышленного производства обеспечивают изготовление деталей, процессов, услуг, сборочных операций и т.д. в соответствии с технологическим процессом. Количество СИ, олицетворяющий парк СИ для технологического процесса, дополняется ещё парком СИ, обеспечения работоспособности технологического оборудования, инструментов, энергетических и материальных ресурсов ОГМеханика и ОГЭнергетика, инструментального производства и ремонта зданий и сооружений, охраны территорий, убежищь гражданской обороны и МЧС. В соответствии с планово!предупредительным ремонтом оборудования предприятия и с межповерочными периодами на СИ в ОГМетролога систематически составляются графики поверки и калибровки данного парка СИ, который утверждается двумя подписями: директора предприятия и директора ЦСМ по областям и территориям экономического значения по РФ.

12.1 Метрологические испытания средств измерений методом сравнения их погрешностей с эталонами при соотношении 1/3 показателей метрологической точности /32/.

Государственные и отраслевые поверочные схемы /32/.

В основе обеспечения единообразия средств измерений лежит система передачи размера единицы измеряемой величины. Техни­ческой формой контроля и надзора за единообразием средств измерений яв­ляется государственная (ведомственная) поверка средств измере­ний, устанавливающая их метрологическую точность и функциональную исправность.

Достоверная передача размера единиц во всех звеньях метро­логической цепи от эталонов или от исходного образцового сред­ства измерений к рабочим средствам измерений производится в определенном порядке, приведенном в поверочных схемах. Пове­рочная схема — это утвержденный в установленном порядке до­кумент, регламентирующий средства, методы и точность передачи размера единицы физической величины от государственного этало­на или исходного образцового средства измерений рабочим сред­ствам измерений (СИ).

Необходимо различать государственные, ведомственные и локальные пове­рочные схемы органов государственной или ведомственных метро­логических служб. Государственная поверочная схема распрост­раняется на все средства измерений данной физической величины, применяемые в стране; ведомственная — на средства измерений, подлежащие поверке внутри ведомства; локальная — на средства измерений, подлежащие поверке в данном органе государственной или ведомственной метрологической службы.

Государственные поверочные схемы для средств измерений фи­зической величины разрабатывают и вводят в виде государствен­ного стандарта. В ходе их создания обосновывают структуру схе­мы (виды вторичных эталонов, число разрядов образцовых средств измерений, рациональных методов поверки) и других условий. Ведомственные и локальные поверочные схемы не должны проти­воречить государственным, но могут быть составлены и при их отсутствии. В ведомственных и локальных поверочных схемах можно указывать конкретные типы средств измерений.

Ведомственная поверочная схема представляет собой ведомст­венный нормативный документ или отраслевой стандарт. Перед утверждением она согласовывается с ФГУ «Ростехрегулирование» в составе Минпромторга РФ (Росстандартом) далее по тексту - Росстандарт, который яв­ляется разработчиком государственной поверочной схемы средств измерений данной физической величины. Локальная поверочная схема — нормативно-технический документ или стандарт предприя­тия, согласованный с территориальным органом государственной метрологической службы.

Поверочные схемы оформляют в виде НД и чертежа, дополняя её текстовой частью. На чертеже указывают наименование средств измерений и методы повер­ки, номинальные значения или диапазоны значений физических величин средств измерений и методы поверки. Чертеж должен состоять из расположенных друг под другом и разделенных штриховыми линиями полей, число которых зависит от структуры поверочной схемы. Поля должны иметь наименования, указывае­мые в левой части чертежа, отделенной вертикальной сплошной линией. В верх­нем поле чертежа государственной поверочной схемы, в основе которой лежит государственный эталон, указывают наименование эталонов в порядке их соподчиненности. В верхнем поле чертежа ведомственной или локальной поверочной схемы указывают наименования эталона или локальной поверочной схемы. Поверочная схема помимо наглядного схематического изображения передачи размера физической величины содержит и требования к средствам и методам поверки, следовательно, представляет собой структуру плана метрологического обеспечения вида измерений.

Для средств измерений производных величин, единицы которых воспроизводят методом косвенных измерений, в верхнем поле чертежа указывают наименование образцовых средств измерений, применяемых для воспроизведения данной единицы и заимствования из других государственных поверочных схем (со ссылкой на эти поверочные схемы). Под этими наименованиями (ниже) приводят номинальные значения или диапазон значений физических величин и значения их погрешностей.

Под полем эталонов располагают поле образцовых средств измерений. В этих поверочных схемах, где должна быть показана передача размера единицы от образцовых средств измерений, заимствованных из других поверочных схем, их наименование помещают в специальном отведенном поле. В ведомственных и локальных поверочных схемах указывают разряды образцовых средств измерений, соответствующие присвоенным этим средствам измерений в государственных поверочных схемах. Под наименованиями образцовых средств измерений показывают диапазон измерений и значения погрешностей средств измерений. Поле рабочих средств измерений помещают над полем подчиненного образцового средства измерений. Слева направо в порядке возрастания в нем располагают погрешности группы рабочих средств измерений, поверяемых по образцовым средствам одного наименования. Для каждой группы указывают вид, диапазон измерений и значения погрешностей средств измерений. Необходимым условиям построения поверочных схем является установление методов определения ее параметров. Существуют методики, которые позволяют рассчитывать параметры поверочных схем: число ее ступеней, соотношение её погрешностей и неопределённостей образцового и поверяемого средства измерения на основе анализа их составляющих, максимально допустимые соотношения погрешностей поверяющего и поверяемого средства измерения.

Построение поверочных схем предполагает формирование эталонов средств измерений высшей точности, образцовых и рабочих средств измерений. Потребности практической метрологии не всегда позволяют придерживаться указанного условия. Прежде всего, это происходит тогда, когда неполностью сформирован парк образцовых средств измерений тех или иных величин. Применение в этих условиях методов экспертных оценок приводит, как правило, к созданию ведомственных поверочных схем с неоправданно завышенными запасами точности, необоснованным коэффициентом использования образцовых средств.

Таким образом, параметры поверочных схем необходимо определять с учетом имеющегося и формируемого парка образцовых средств измерений, требуемой достоверности поверки рабочих средств измерений. Для решения этой задачи следует найти число степени поверочных схем и оценить степень рациональности ее построения таким образом, что бы рассчитать рациональное число ступеней поверочной схемы. Для этого находят минимально необходимое и максимально возможное число ступеней и по коэффициенту избыточности поверочной схемы выбирают рациональное число её звеньев. Под коэффициентом избыточности понимают соотношение количества средств измерений, обеспечиваемых поверкой при мак­симально возможном числе ступеней поверочных схем, к количе­ству реально эксплуатируемых средств измерений. Число ступеней поверочной схемы между минимальным и мак­симальным значением выбирают так, чтобы наиболее рационально обеспечить поверкой весь парк средств измерений данной физиче­ской величины. При этом следует учитывать:

- необходимость резерва образцовых (высшей точности) средств измерений на случай отказа основного;

- особенности системы передачи размеров отдельных физиче­ских величин, требующих дополнительных разрядов точности об­разцовых средств;

- географическую отдаленность части рабочих средств измере­ний, для поверки которых в районе их размещения содержатся специальные средства измерений высшей точности или эталонов-переносчиков;

- исторически сложившуюся систему передачи размеров единиц.

Следует признать целесообразным установление обязательных поверочных схем, определяющих наиболее эффективное использо­вание ресурсов поверки на данном предприятии или в данном ор­гане метрологической службы.