Метрологические основы поверки и калибровки. Учебное пособие

единства измерений. Закон также направлен на содействие развитию экономики и научно-техническому прогрессу.

Целями Закона являются:

установление правовых основ ОЕИ в Российской Федерации;

защита прав и законных интересов граждан, общества и государства от отрицательных последствий недостоверных результатов измерений;

обеспечение потребности граждан, общества и государства в получении объективных, достоверных и сопоставимых результатов измерений, используемых в целях защиты жизни и здоровья граждан, охраны окружающей среды, животного и растительного мира, обеспечения обороны и безопасности государства, в том числе экономической безопасности.

Сфера государственного регулирования ОЕИ распространяется на измерения, к которым в целях, предусмотренных Федеральным законом [4] часть 1 первой статьи, установлены обязательные требования и которые выполняются при осуществлении:

деятельности в области здравоохранения;

ветеринарной деятельности;

деятельности в области охраны окружающей среды;

деятельности по обеспечению безопасности при чрезвычайных ситуациях;

работ по обеспечению безопасных условий и охраны труда;

производственного контроля за соблюдением установленных законодательством Российской Федерации требований промышленной безопасности к эксплуатации опасного производственного объекта;

торговли и товарообменных операций, при выполнении работ по расфасовке товаров;

государственных учетных операций;

услуг почтовой связи и учете объема оказанных услуг электросвязи операторами связи;

деятельности в области обороны и безопасности государства;

геодезической и картографической деятельности;

деятельности в области гидрометеорологии;

банковских, налоговых и таможенных операций;

11

работ по оценке соответствия промышленной продукции и продукции других видов, а также иных объектов установленным законодательством Российской Федерации обязательным требованиям;

официальных спортивных соревнований, обеспечении подготовки спортсменов высокого класса;

поручений суда, органов прокуратуры, государственных органов исполнительной власти;

мероприятий государственного контроля (надзора);

системы ОЕИ в области использования атомной энергетики.

К сфере государственного регулирования ОЕИ (ГРОЕИ) относятся также измерения, предусмотренные законодательством РФ о техническом регулировании.

Техническое регулирование – это правовое регулирование отношений в области установления и пополнения обязательных требований к объектам регулирования и исполнения требований на добровольной основе и правовое регулирование в области оценки соответствия (декларация о соответствии или сертификат соответствия).

Объектами технического регулирования являются продукция

исвязанные с ней процессы проектирования, производства, строительства, монтажа, наладки, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации

иутилизации.

Технический регламент – это документ, устанавливающий обязательные для применения и использования требования к объектам технического регулирования.

Технические регламенты применяются в целях:

защиты жизни и здоровья граждан, имущества физических и юридических лиц, государственного и муниципального имущества;

охраны окружающей среды, жизни и здоровья животных и растений;

предупреждения действий, вводящих в заблуждение приобретателей.

Технические регламенты устанавливают минимально необходимые безопасные требования, которые включают контроль:

за безопасностью излучений;

за биологической безопасностью;

12

за взрывобезопасностью;

за механической безопасностью;

за пожарной безопасностью;

за промышленной безопасностью;

за термической безопасностью;

за химической безопасностью;

за электрической безопасностью;

за ядерной и радиационной безопасностью;

за электромагнитной совместимостью в части обеспечения безопасности работы приборов и оборудования;

за пожарной безопасностью;

за единством измерений.

В метрологической деятельности важной и необходимой является разработка технических регламентов, связанных с производством средств измерений, широко применяемых в социальной сфере, т.е. средств измерений массы и средств измерений, связанных с учетом топлива, энергоресурсов и так далее. Еще более важной задачей метрологического обеспечения технического регулирования является то, что технические регламенты могут нормально работать, только если они опираются на мощную доказательную базу. Доказательная база формируется либо из национальных стандартов, либо из правил на методы измерений или контроля, либо из свода правил [4].

Метрологическое обеспечение технического регулирования – это нормативные документы, средства измерений, методы испытаний и испытательное оборудование, методики выполнения измерений, эталонная база. Таким образом, чтобы регламент эффективно работал, необходимо, чтобы осуществлялась цепочка.

Определение единства измерений, приведенное в ФЗ «Об обеспечении единства измерений», полностью соответствует рамкам концепции единства измерений. Единство измерений – это такое состояние измерений, при котором их результаты выражены в допущенных в РФ единицах величин, а показатели точности измерений не выходят за установленные границы.

13

Рис. 1.1. Метрологическое обеспечение технического регулирования

Деятельность ГРОЕИ в законодательном аспекте осуществляется

всоответствии с:

Конституцией РФ;

ФЗ «Об обеспечении единства измерений;

другими федеральными законами, регулирующими отношения

вобласти ОЕИ;

нормативными актами, применяемыми в соответствии с законами Российской Федерации.

Таким образом, законодательный аспект ГРОЕИ представляет собой комплекс законодательных и подзаконных актов. Технический аспект ГРОЕИ составляют:

совокупность государственных первичных эталонов единиц величин;

совокупность стандартных образцов состава и свойств веществ (материалов) утвержденного типа, выраженных в значениях величин, допущенных к применению в РФ;

совокупность стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов;

совокупность средств измерений утвержденного типа;

совокупность научно-исследовательских, эталонных испытательных, поверочных, калибровочных лабораторий и их оборудования.

Организационные основы обеспечения единства измерений базируются:

на федеральных органах исполнительной власти, осуществляющих функции по выработке государственной политики, нормативно-правовому регулированию в области ОЕИ и государственному метрологическому надзору;

14

на государственных научных метрологических институтах, проводящих фундаментальные и прикладные научные исследования

вобласти ОЕИ, разработку, совершенствование, содержание, сличение и применение государственных первичных эталонов единиц величин, передачу единиц от государственных первичных эталонов, участвующих в разработке проектов нормативных документов в области ОЕИ;

на государственных региональных центрах метрологии;

на государственной службе времени и частоты;

на государственной службе стандартных образцов;

на государственной службе стандартных справочных данных;

на метрологических службах федеральных органов исполнительной власти;

на метрологических службах организаций и предприятий, выполняющих работы в системе ГРОЕИ.

1.2. Единицы величин и эталоны

Внастоящее время в Российской Федерации применяются единицы величин Международной системы единиц (SI), рекомендованные к применению Международной организацией законодательной метрологии (МОЗМ).

Единица величины – это фиксированное значение величины, которое принято за единицу такой величины и применяется для количественного выражения однозначных с ней величин. В [7] регламентируются единицы величин, допускаемые к применению, правила применения и написания единиц.

ВРоссийской Федерации должны применяться эталоны единиц величин, прослеживаемые к государственным первичным эталонам [8].

Далее приводится краткое описание принципов, положенных в основу государственных первичных эталонов единиц, широко применяемых в электротехнических измерениях.

Государственный первичный эталон единицы силы тока (ампер)

Состоит из двух государственных первичных эталонов: эталона постоянного электрического напряжения U и эталона электрического сопротивления R [10]. Эталонная сила тока I вычисляется по (1.2):

15

где V – падение напряжения на элементе Джозефсона при частоте поля, равной частоте, воспроизводимой государственным первичным эталоном частоты;

r – сопротивление, воспроизводимое эталонной установкой сопротивления; nc — число элементов Джозефсона в составе эталона ЭДС.

Государственный первичный эталон единицы постоянного напряжения (вольт)

Основан на использовании эффекта Джозефсона [10], где h – постоянная Планка; e – заряд электрона.

При f = 10 ГГц, V ≈ 3 мВ.

Рис. 1.2. Государственный первичных эталон единицы постоянного напряжения (вольт)

Государственная эталонная установка для воспроизведения единицы сопротивления (Ом)

Основана на использовании квантового эффекта Холла, где RK90 = Rh ≈ 2,5 кОм.

Рис. 1.3. Государственная эталонная установка для воспроизведения единицы сопротивления (Ом)

16

Государственный первичный эталон единицы длины (метр)

Метр – путь света в вакууме за 1/299 792 458 секунды, принимается, что скорость света в вакууме равна 299 792 458 м/с (точно). Эталон состоит [3, 11] из газоразрядной лампы на основе криптон-86 при тем-

пературе тройной точки жидкого азота (минус 63 оС). За 1 м принимается расстояние, равное 1 650 763,73 длин волн излучения в вакууме, соответствующая переходу между уровнями 2p10 и 5d5, измеряемое с помощью интерферометра.

Рис. 1.4. Государственный первичный эталон единицы длины (метр)

Государственный первичный эталон единицы массы (кг)

с дистанционным управлением. Цена деления 4·10–8 кг.

Рис. 1.5. Государственный первичный эталон единицы массы (кг)

17

Государственный первичный эталон времени (частоты) – секунда

Секунда – интервал времени, равный 9 192 631 770 периодов излучения между уровнями F = 3, M = 0 и F = 4, M = 0 основного состояния атома Цезия-133. Используется квантовый генератор [11] частоты

9 192 631 770 Гц.

Рис. 1.6. Государственный первичный эталон времени (частоты)

При отсутствии соответствующих государственных первичных эталонов единиц величин должна быть обеспечена прослеживаемость СИ, применяемых в сфере ГРОЕИ, к национальным эталонам единиц величин иностранных государств.

1.3. Формы государственного регулирования в области единства измерений

Государственное регулирование в области ОЕИ осуществляется

вследующих формах:

1.Утверждение типа стандартных образцов или типа средств измерений [12, 13, 14].

2.Поверка средств измерений [4].

3.Метрологическая экспертиза.

4.Государственный метрологический надзор [4].

5.Аттестация методик измерений [4].

6.Аккредитация юридических лиц и индивидуальных предпринимателей на выполнение работ и (или) оказание услуг в области обеспечения единства измерений.

Тип средств измерений (СИ), применяемых в сфере государственного регулирования ОЕИ, подлежит обязательному утверждению [13]. Решение об утверждении типа СИ принимает федеральный орган исполнительной власти на основании положительных результатов испытаний СИ в целях утверждения типа. Основанием для рассмотрения вопроса об утверждении типа СИ является поступление в федеральный орган исполнительной

18

власти заявки юридического лица или индивидуального предпринимателя на утверждение типа СИ с приложением программы испытаний и акта испытаний с положительными результатами [13]. При утверждении типа СИ устанавливаются показатели точности, интервал между поверками [14], а также методика поверки данного типа СИ.

На каждый экземпляр СИ утвержденного типа и сопроводительные документы к СИ наносится знак утверждения их типа. Конструкция СИ должна обеспечить возможность нанесения этого знака в месте, доступном для просмотра.

Правила проведения испытаний СИ в целях утверждения типа регламентируются в [12]. Испытания в целях утверждения типа СИ проводятся юридическими лицами, аккредитованными в установленном порядке на выполнение испытаний СИ.

Юридическое лицо разрабатывает, согласовывает программу испытаний с владельцем СИ, подлежащего испытаниям, утверждает программу испытаний. Программа испытаний разрабатывается с учетом положений национальных стандартов, устанавливающих общие требования к СИ, их разработке, испытаниям и применению, а также обязательных метрологических и технических требований к СИ, установленных законодательством РФ об обеспечении единства измерений и техническом регулировании [12].

Программа испытаний устанавливает:

объект испытаний;

количество представляемых на испытания серийно изготовленных образцов СИ;

содержание и объем испытаний;

методики испытаний;

условия проведения испытаний;

алгоритмы обработки результатов испытаний.

Программа испытаний должна предусматривать определение метрологических характеристик СИ, включая показатели точности, выраженные в единицах величин, допущенных к применению в РФ. Юридическое лицо, проводящее испытания СИ, по результатам испытаний составляет акт с подробными сведениями о проведении испытаний, результатах испытаний и оценке результатов испытаний.

Утверждение типа СИ удостоверяется свидетельством об утверждении типа [15], в котором дается подробное описание типа СИ,

19

указываются его комплектность, наименование и обозначение методики поверки, перечень эталонов, применяемых при поверке, нормативные документы, устанавливающие требования к СИ конкретного типа. Свидетельство вручается юридическому лицу или индивидуальному предпринимателю, владельцу типа СИ. Копия свидетельства передается в Федеральный информационный фонд по ОЕИ. Межповерочный интервал, установленный при утверждении типа СИ, может быть изменен по решению Ростехрегулирования, принятого на основании заявления держателя свидетельства и результатов поверки установленного интервала между поверками.

Срок действия свидетельства об утверждении типа СИ серийного производства – не более 5 лет.

Срок действия свидетельства может быть продлен без проведения испытаний на последующие 5 лет на основании письменного заявления держателя свидетельства с представлением информации по анализу результатов государственного метрологического надзора.

В сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений к применению допускаются СИ утвержденного типа, прошедшие поверку, а также обеспечивающие соблюдение установленных законодательством РФ об обеспечении единства измерений и техническом регулировании обязательных требований, в том числе и требований к составным частям, программному обеспечению и условиям эксплуатации [4]. Конструкция СИ должна обеспечить ограничение доступа к определенным частям СИ в целях предотвращения несанкционированной настройки и вмешательства, которые могут привести к искажениям результатов измерений.

Порядок отнесения технических средств к СИ регламентируется [16]. Основанием для рассмотрения этого вопроса является заявка от юридического лица или индивидуального предпринимателя. Ростехрегулирование организует проведение экспертизы поступивших документов. Основными принципами организации экспертизы являются:

научный подход, полнота и объективность и независимость;

компетентность привлекаемых экспертных организаций и экспертов;

системность организации экспертной работы и открытость результатов экспертизы при условии сохранения государственной, служебной и коммерческой тайны в соответствии с законодательством РФ.

20