Метрология и стандартизация / Rossiyskaya metrologicheskaya entsiklopediya. Tom 1 (Okrepilov) 2015

–блок контроля условий окружающей среды;

–блок обработки измерительной информации. Метрологическиехарактеристикиэталонаприведены

втаблице 1 и эталонов сравнения в таблице 2.

Для оценки измерительных возможностей в 2012 г. ФГУП«УНИИМ» успешноучаствовалвмежлабораторной аттестации стандартного образца CRM BAM P106 нанопористого диоксида титана производства НМИ BAM (Германия) по измерению удельной поверхности, удельного объема и размера пор твердых веществ и материалов.

В период 2013–2014 гг. были проведены пилотные сличения в области измерений характеристик пористости (удельная адсорбция азота, удельная поверхность, удельныйобъемпор, размерпор) нанопористыхвеществ (на основе диоксида кремния и оксида алюминия) по темеКООМЕТ613/RU-a/13, сучастием10 организаций.

По результатам проведенных исследований в базу данных МБМВ внесено 8 строк калибровочных и измерительных возможностей в области измерений сорбционныхсвойствнанопористыхоксидовтитанаикремния (таблица 3).

Для реализации поверочной схемы на эталоне проводятся работы по определению метрологических характеристик стандартных образцов (таблица 4, 5). Планируется увеличение номенклатуры стандартных образцов для контроля точности измерений характеристик сорбционных свойств в различных точках диапазона измерений.

Литература

1.Карнаухов А.П. Адсорбция. Текстурадисперсныхипористыхматериалов. Новосибирск: Наука, Сиб. отделение, 1999.

2.Paul A.webb and Clyde Analytical Methods in Fine Particle Technology. 1997. Micromeritics corporation.

3.Фенелонов В.Б. Введение в основы адсорбции и текстурологии. Новосибирск, 2004.

4.Грек С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость. М.: Мир, 1984.

5.ASTM D4222 – 03(2008). Standard Test Method for Determination of NitrogenAdsorption and Desorption Isotherms of Catalysts and Catalyst Carriers by Static Volumetric Measurements.

6.DIN 66131 Determination of specific surface area of solids by gas adsorption using the method of Brunauer, Emmett and Teller (BET).

7.ISO 15901-2:2006. Pore size distribution and porosity of solid materials by mercury porosimetry and gas adsorption – Part

2:Analysis of mesopores and macropores by gas adsorption.

8.Badalyan A., Pendleton P. Analysis of Uncertainties in Manometric Gas Adsorption Measurements. I: Propagation of Uncertainties in BET Analyses. / Lanmiur. 2003. 19. P. 79197928.

9.Stefanidou M. Methods for porosity measurement in limebased mortars //J. Construction and Building Materials. – 2010.

– V. 24. – P. 2572–2578.

10.Собина Е.П., Пузырев И.С., Медведевских С.В. и

др. Создание стандартного образца сорбционных свойств нанопристого модифицированного силигагеля // Измерительная техника. № 6. 2013. С.25.

Е.П. Cобина

Контроль содержания кислорода и водорода – чрезвычайно важная проблема, в решении которой заинтересованыпрактическивсеотраслинародногохозяйства, включая черную и цветную металлургию, химическую промышленность, сельское хозяйство, рыбную и пищевую промышленность, службы охраны окружающей среды. Аналитический контроль кислорода и водорода необходим для эффективного решения разнообразных научных и практических задач. Особое значение он приобретает в оценке безопасности промышленных объектов, медицинеибиологииприизучениипроцессов газообмена, диагностическихилечебныхмероприятиях, взадачахокружающейсреды. Решитьэтизадачиможно с помощью современной контрольно-измерительной аппаратуры.

Растворенный кислород – один из важнейших показателей качества воды. Контроль его содержания проводится как в природных незагрязненных водах, так иводах, прошедшихочистку. Содержаниерастворенного водорода в цветной металлургии является важнейшим показателем из-за возможного образования газовой пористости при отверждении металлов. В химической промышленности растворенный кислород – окисли-

тель, присутствие которого необходимо учитывать, при проведении химических реакций в водных растворах. В атомной энергетике на первое место встает вопрос безопасностиэксплуатацииядерныхреакторов, втомчисле контрользасодержаниемрастворенныхкислородаиводорода в охлаждающих контурах водо-водяных реакторов.

НапротяжениивсейпервойполовиныХХвекаидо нашихдней, входелабораторныхиполевыхработбыла собранабольшаяэкспериментальнаябазапорезультатам определения растворимости кислорода и водорода в жидких средах. Было выяснено, что кислород и водород в жидких средах можно определить несколькими методами. В таблице 1 представлены основные методы измерениймассовойконцентрацииводородаикислорода, растворенных в жидких средах, и их качественные характеристики.

В настоящие время на предприятиях тепловой и атомнойэнергетики, металлургии, пищевой, химической и нефтеперерабатывающей промышленности, в биотехнологии и медицине, ЖКХ и службе экологического мониторинга широко используются анализаторы растворенных газов, имеющих электрохимический датчик. Парк этих приборов неуклонно растет. В Федеральном

общегообъема, затемпроисходитнагнетаниекислорода или водорода из баллонов с ПГС через газовую линию и барботер в рабочую камеру, где происходит насыщение газом до значений равновесных концентраций, и включается мешалка, обеспечивающая равномерность распределения газа в жидкости. Контроль над перемешиванием осуществляется с помощью смотрового окна, не отмеченного на схеме и предусмотренного в рабочей камере. Постоянство температуры рабочего раствора в рабочей камере достигается циркуляцией

термостатированной воды с помощью внешнего термостатапотеплообменномуконтуру. Контрольтемпературы осуществляется эталонным термометром. Избыточное давлениерегулируетсяклапанамитонкойрегулировкина входе и на выходе. Контроль давления осуществляется при помощи эталонного барометра. Для создания «нулевой» концентрациикислородаиспользуетсяинертный газ высокой степени чистоты. Индикация концентрации кислорода и водорода осуществляется с помощью анализаторов водорода и кислорода и выводится на

персональный компьютер. Посадочные места предназначеныдляподключениядатчиков, которымпередаются единицымассовойконцентрациикислородаиводорода.

ГЭТ 212-2014 имеет большие перспективы его применения для нужд метрологического обеспечения в сфере технического регулирования. Так, например, ТехническийрегламентТаможенногосоюзаТРТС021/2011 «О безопасности пищевой продукции» содержит статью12 «Требованиякобеспечениюводойпроцессовпроизводства (изготовления) пищевой продукции». В процессе рассмотрения находится Технический регламент

«О безопасности питьевой воды». Этими регламентами устанавливаютсятребования, втомчислексодержанию растворенных газов. Кроме того, ожидается расширить номенклатуру поверяемых рабочих эталонов и рабочих средств измерений, предназначенных для измерений единицыконцентрациирастворенногокислородаиводородавразличныхжидкостях, например: растворах, применяемых для приготовления медицинских препаратов; бензинахинефтепродуктах; жидкихпищевыхпродуктах сцельювыявлениявозможностиконтроляихкачестваи идентификации натуральности продукта.

В.И. Добровольский, Е.В. Давыдова, А.А. Стахеев

Историческая справка

Метрологические вопросы обеспечения единства измерений в области влагометрии начали развиваться в 60-е гг. XX века в связи с появлением острой необходимости в экспрессном и точном измерении влажности на всехстадияхпроизводства, переработкиихранениязерна

изернопродуктов. Постановлением ЦК КПСС и Совета министров СССР от 17.12.59 г. была поставлена задача организовать серийный выпуск влагомеров, однако, поскольку разработка влагомеров велась без должной координации и при отсутствии метрологического обеспечения, требуемой точности измерений достигнуто не было.

В1970 г. Свердловский филиал ВНИИМ проводит сравнительные испытания нескольких отечественных и зарубежныхвлагомеровзернаинаоснованиирезультатов испытаний, показавшихнеудовлетворительноесостояние в области влагометрии зерна, определяет следующие основные задачи для решения проблемы обеспечения единства и достоверности измерений:

– созданиевлагомеровнановойэлементнойбазе, организацияихсерийноговыпускаивнедрениевпрактику производства и переработки зерна;

– разработкасистемыметрологическогообеспечения экспрессных измерителей влажности;

– разработкакомплексанормативныхдокументовпо вопросам методов измерения влажности, методов испытаний и поверки средств измерений влажности зерна

изернопродуктов.

Проблемаобеспеченияединстваизмеренийвобласти влагометриизернарешаетсясилами4 министерств(Госстандарт, Минприбор, Минзаг и Минсельхоз).

С этого времени в СССР проводятся интенсивные исследования по разработке методов определения влажности и созданию влагомеров, основанных на различных методах измерений. Опыт отечественной и мировой практики показал, что наиболее перспективным из экспрессных методов является емкостной (диэлькометрический) метод [1]. В 70 гг. появляются первые емкостные (диэлькометрические) влагомеры зерна с датчиками засыпного типа, которые постепен-

но становятся самой многочисленной и популярной группойприбороввстране. Широкоераспространение емкостные влагомеры получили благодаря ряду неоспоримыхдостоинств, главнымиизкоторыхявляются возможность использования их для широкого класса материалов, быстродействие, малая энергоемкость, удовлетворяющая требованиям производства точность измерений, простотаконструкций, возможностьвведения приборов в системы автоматического управления

итехнологические процессы, сравнительно низкая стоимость. Для метрологического обеспечения этих влагомеров впервые в мировой практике разрабатываются стандартные образцы-имитаторы (СО–имитато- ры) влажности зерна (ГСО 713-75, ГСО 714-75, ГСО 715-75), представляющие собой диэлектрики. Они изготавливалисьизполимерногоматериаласнеорганическиминаполнителямииимелидиэлектрическуюпроницаемость от 2 до 10 ед., что позволяло имитировать влажность зерна в диапазоне (8–35) %. Разработанные СО-имитаторы были защищены пионерским изобретением № 549724 [2]. Была доказана правомерность применения в качестве материала СО-имитаторов веществ, не содержащих воду, основанная на том, что влагомер фактически измеряет не количество воды в анализируемом материале, а физический параметр материала, функционально связанный с количеством воды. Разработка и узаконение первых СО для поверки емкостныхвлагомеровзерна(ГСО713-715) обеспечили серийный выпуск этих средств измерений.

Вцеломбыласозданаивнедренавпрактикуизмерений система метрологического обеспечения на базе СО [3], основнымиаспектамикоторойявлялисьследующие:

–разработка и обоснование возможности применения влагомеров различного назначения (лабораторных, полевых, поточных), участие в их внедрении в сельское хозяйство и в промышленность;

–разработка метрологического обеспечения: СОимитаторов, программиспытаний, методикградуировки

иповерки;

–разработка оборудования и технологической документации для организации серийного выпуска СО и внедрения их в практику измерений.

Создание и применение государственного первичного эталона единиц содержания влаги в твердых веществах и материалах

По мере повышения требований к точности измеренийвлажности, расширенияноменклатурыконтролируемых твердых веществ и материалов, появления новых типов средств измерений влажности отечественного и зарубежного производства продолжала совершенствоваться система метрологического обеспечения влагометрии в стране. В 2008 г. на базе УВТ 15А-81 был разработан Государственный первичный эталон единиц массовойдолиимассовойконцентрациивлагивтвердых веществах и материалах ГЭТ 173-2008, возглавляющий Государственнуюповерочнуюсхемудлясредствизмеренийсодержаниявлагивтвердыхвеществахиматериалах по ГОСТ Р 8.681 [5]. Для обеспечения метрологической прослеживаемости результатов рутинных измерений содержаниявлагикГЭТ173 стандартомнаповерочную схему[5] предусмотреныдваспособапередачиединиц– методом прямых измерений стандартных образцов, и методом компарирования с рабочими эталонами 1-го разряда и 2-го разряда. В качестве рабочих эталонов 1-го и 2-го разрядов выступают измерительные установки и СО массовой доли и массовой концентрации влаги. В рамках поверочной схемы в качестве рабочих эталонов были разработаны установки измерительные эталонные 1 и 2 разрядов массовой доли влаги в твер- дыхвеществахиматериалахЭУВТ-1 набазеУВТО(ТУ

4381-001-02567751-2011, ТУ 4381-002-02567751-2011, ТУ 4381-003-02567751-2011), которыми был оснащен рядгосударственныхрегиональныхцентровметрологии.

Создание ГЭТ 173-2008 и эталонных установок обеспечило разработку и широкое внедрение в практику измеренийСОнаосновенатуральныхвеществ. Например, в областивлагометриизернаимасличныхкультурширокое распространениеполучилианализаторысостава, основанные на методах БИК-спектроскопии и методах ЯМР. Для их поверки разработаны ГСО 9734-2010 состава зерна и продуктов его переработки, а также продолжают выпускаться СО-имитаторы масличности и влажности семян масличных культур ГСО 3107-3112-82, предназначенные дляповеркииградуировкиЯМР-анализаторовиконтроля точностиинструментальногометодаконтролямасличностиивлажностипоГОСТ8.597 [6]. Дляметрологического обеспечения современных приборов универсального назначения, позволяющихпроводитьэкспресс-анализне- скольких показателей качества, выпускаются СОсостава зерна и продуктов его переработки ГСО 9734-2010 и СО состава молока сухого ГСО 9563-2010, аттестованные на влажность и содержание азота (белка). В 2012 г. разработан СО моногидрата оксалата кальция ГСО 10169-2012 с аттестованными характеристиками потери массы при прокаливании, предназначенныйдляиспытаний, поверки и калибровки средств измерений, аттестации и контроля показателейточностиметодикизмеренийвлажности, содержания летучих веществ и зольности, основанных на использовании термогравиметрического метода.

В таблице 1 приведены перечень и характеристики серийно выпускаемых стандартных образцов, применяемых в поверочной деятельности России и стран ближнего зарубежья.

Применение СО влажности позволяет комплексно решать проблему обеспечения измерений массовой