10.7. Методики выполнения измерений. Назначение методики выполнения измерений

Для получения надежного результата измерения необходимо, минимум, строго соблюдать определенную процедуру. Процедура измерения может быть описана либо в паспорте средства измерений, либо в специальном документе (разделе документа), называемом методикой выполнения измерений (МВИ). Любая методика представляет собой с совокупность приемов и способов выполнения некоторого вида работы.

В практике метрологических работ термин “методика выполнения измерений” начал широко применяться с начала 70-х годов прошлого века. Однако считать МВИ порождением последних десятилетий было бы неверно. Вот как могла выглядеть ежегодная процедура определении большой единицы длины - стадия (около 185 м) - в Древнем Вавилоне около 4 тысяч лет назад.

На рассвете дня весеннего равноденствия открывались двери хра­ма. На его пороге застывал жрец, устремив взор в ту точку горизонта, где должно было взойти Солнце. Как только появлялся верхний край солнечного диска, жрец ровным шагом начинал идти вперед. Когда над горизонтом вставал весь солнечный диск, жрец останавливался. Прой­денный им путь измерялся с помощью мерной веревки (расстояние между узлами веревки равнялось малой единице длины - священному локтю (0,54 м).

В последующей истории можно отметить не одну методику вы­полнения измерений, которые при самых простых средствах позволяли получать отличные результаты. Так, в середине 3-го столетия до нашей эры в Древнем Египте была определена длина земного меридиана. В со­временных единицах она равнялась бы 40500 км. Погрешность по срав­нению с нынешним значением (40030 км) составляет всего 1,2%!

В лабораториях алхимиков в средние века занимались не только поисками философского камня или попытками превратить свинец в зо­лото. Там были открыты некоторые химические элементы, синтезиро­ваны многие соединения. Записи алхимиков свидетельствуют о том, что, говоря современным языком, разработка методик качественного и в ряде случаев количественного химического анализа входила в круг их интересов.

Документально зафиксированные правила выполнения взвеши­ваний можно найти и во времена Киевской Руси, и в указах Петра Первого. Разработанные под руководством Д.И. Менделеева “системы взвешивания” обеспечивали в конце 19-го века погрешности в пределах 0,02 мг, тогда как при международных сличениях отдельные взвеши­вания отличались до 0,3 мг на килограмм.

В законе РФ “Об обеспечении единства измерений” положения, относящиеся к методикам выполнения измерений, сформулированы предельно лаконично и категорично. Статья 9 гласит: “Измерения должны осуществляться в соответствии с аттестованными в ус­тановленном порядке методиками.”

Методики выполнения измерений являются довольно сложным объектом метрологической деятельности, и сформулировать обобщен­ные требования к ним оказалось очень непросто. За последние три деся­тилетия были последовательно утверждены четыре государственных стандарта на МВИ:

ГОСТ 8.010-72. ГСИ. Общие требования к стандартизации и аттес­тации методик выполнения измерений;

ГОСТ 8.467-82. ГСИ. Нормативно-технические документы на ме­тодики выполнения измерений. Требования к построению, содержанию и изложению;

ГОСТ 8.010-90. ГСИ. Методики выполнения измерений;

ГОСТ Р 8.563-96. ГСИ. Методики выполнения измерений (в этот стандарт уже внесены изменения).

Ни в одном из первых трех стандартов, ни в упомянутом выше Законе не было дано определение самого термина “методика выполне­ния измерений”. И только российский стандарт такое определение со­держит: “Методика выполнения измерений (МВИ) - совокупность операций и правил, выполнение которых позволяет получить результат измерения с известной погрешностью.” ГОСТ Р 8.563-96 относит к МВИ также методики количественного химического анализа (MКХА).

Как видно из приведенного определения, под методикой выполнения измерений понимается технологический процесс измере­ния. Следует различать собственно МВИ и документ на МВИ. Не все методики следует описывать или регламентировать соответствующим документом. Например, документированные МВИ не требуются для простейших измерений с помощью показывающих приборов: линейных и угловых измерений, измерения давления с помощью манометра, измерений электрических величин щитовыми приборами и т.д.

Аналогичное положение наблюдается при выполнении многих видов измерений с помощью автоматизированных и автоматических средств измерений: информационно-измерительных систем, измери­ тельно-вычислительных комплексов, информационных подсистем автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) и т.п. В таких системах методики выполнения измерений “зашиты” в алгоритмах и программном обеспечении.

Часть МВИ не содержит характеристик погрешности (неопреде­ленности) измерений, поскольку они определяются в процессе измере­ния. Это имеет место в научных исследованиях, при проведении экспе­риментальных работ, когда имеют место разовые процессы, а также когда сама МВИ находится в стадии исследования. В подобных случаях документ на МВИ не оформляется.

В зависимости от сложности и области применения документ на МВИ может быть:

• отдельным документом (стандартом, инструкцией, рекоменда­цией);

• частью документа (разделом стандарта, технических условий, конструкторского или технологического документа).

Главным отличительным признаком документа на МВИ является гарантирование пределов погрешности измерения. Указание в докумен­те, регламентирующем измерительную процедуру, гарантированной (известной, установленной, приписанной) погрешности является не столько данью официальным метрологическим требованиям, сколько важнейшим условием обеспечения на практике единства измерений. Без знания погрешности результата измерения невозможно обеспечить достоверность результатов контроля и испытания продукции, эффек­тивность управления технологическим процессом и оборудованием.

При разработке новых и пересмотре действующих МВИ следует применять основные положения новой серии стандартов Р ИСО 5725-2002 “Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений” (срок ввода в действие 1 ноября 2002 г.). В странах ЕС серия из шести стандартов ИСО 5725-2002 отнесена к категории “мастер-стандартов”. Предложенные в этих стандартах статистические модели процедур определения точности обязывают разработчиков методов выполнения измерений (испытаний, контроля, анализа) уделить пристальное внимание анализу измерительной задачи, свойствам объекта измерения, адекватности модели объекта, возможности достижения требуемой точности. Важным этапом разработки МВИ становится апробация ее в ряде лабораторий. Цель межлабораторных исследований - установление достоверных характеристик точности результатов измерения, проводимых по данной методике.