Поверка и калибровка средств измерения массы. Часть 1. Начальные сведения об измерении массы. Учебное пособие

Рис. 15. Классификация лабораторных весов

Для лабораторных весов принята буквенно-цифровая индексация:

ВЛР — весы лабораторные равноплечие с оптическим отсчетом;

ВЛК — весы лабораторные квадрантные; ВЛКТ — весы лабораторные квадрантные с механизмом вы-

борки тары; ВЛТ — весы лабораторные технические;

ВЛМ — весы лабораторные микроаналитические; ВЛАО — весы лабораторные аналитические одноплечие; ВЛЭ — весы лабораторные электронные; ВЛО — весы лабораторные эталонные (образцовые).

После букв цифрами обозначается наибольший предел взвешивания, затем, после дроби, цена деления и через дефис — класс точности. Например, ВЛК – 2 кг/20-3 – весы лабораторные квадрантные, НПВ 2 кг, цена деления шкалы 20 мг, класс точности 3.

51

После буквы сочетанием двух цифр обозначают возможности весов в отношении отсчета и регистрации показаний:

1 — только визуальный отсчет показаний;

2 — документированная регистрация показаний;

3 — отсчет показаний только на месте установки;

4 — дистанционный отсчет показаний.

Рис. 17. Классификация весовых дозаторов

53

Пример обозначения весов статического взвешивания: РС-150Ц24 — весы рычажно-механические стационарные,

НПВ 150 т, циферблатные с документированной регистрацией показаний и дистанционным отсчетом;

РП-150Ш13 — весы рычажно-механические передвижные, НПВ 150 кг, коромысловые шкальные с визуальным отсчетом показаний только на месте установки.

Весовые устройства для взвешивания объектов в движении в последнее время широко применяются в системах железнодорожного и автомобильного транспорта. На рис. 18 приведена классификация средств измерения массы для взвешивания транспортных средств в движении.

54

Весы для взвешивания транспортных средств

в движении

Рис. 18. Классификация средств измерения массы для взвешивания транспортных средств в движении

55

Весы специального назначения и весы специальных конструкций

Весами специального назначения называются приборы, работающие по принципу взвешивания, однако предназначенные для измерения показателей свойств объектов, отличных от массы (веса), но связанных с массой (весом) известными зависимостями. Иными словами, эти приборы фактически не являются весами, поскольку в результате измерения определяются, например, количество однородных деталей (счетные весы), процентное содержание крахмала в картофеле (весы для проб картофеля), качество зерна (пурка) и др. Получаемые на таких весах показатели могут быть определены иными способами, измерены невесовыми приборами. Однако установленные зависимости между массой и измеряемым параметром позволяют реализовать конструкции подобных весов.

К весам специальных конструкций относятся приборы, предназначенные для измерения массы (веса), при этом особенности объектов или условий взвешивания не позволяют воспользоваться весовыми приборами серийно выпускаемых конструкций (например, для взвешивания объектов, находящихся в зоне биологической опасности, в водной среде, в условиях вакуума, повышенной или пониженной температуры и т.п.). Встречаются объекты, конфигурация, физико-химические особенности или консистенция которых не позволяют воспользоваться для их взвешивания грузоприемными устройствами выпускаемых весов. В подобных случаях вынуждены разрабатывать весы специальных конструкций.

Вопросы для закрепления знаний по теме 3

1.Приведите общую классификацию средств измерения массы.

2.Что такое меры массы и какие виды мер массы Вы знаете?

3.Какие средства измерения массы относятся к лабораторным весам?

4.Расскажите о системе обозначения лабораторных весов.

5.Какие средства измерения массы относятся к весам статического действия?

6.Расскажите о системе обозначения весов статического дей-

ствия.

7.Что называют весовыми дозаторами?

8.Приведите классификацию весовых дозаторов.

56

Т е м а 4. ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ И ПЕРЕДАЧА РАЗМЕРОВ ЕДИНИЦ ВЕЛИЧИН И ШКАЛ ИЗМЕРЕНИЙ

4.1.Эталоны и установки высшей точности

Всоответствии с определением, данным в РМГ 29–99, воспроизведение единицы физической величины представляет собой совокупность операций по материализации единицы с помощью государственного первичного эталона. Первичным эталон называется в том случае, если он обеспечивает воспроизведение единицы (точки или участка шкалы) с наивысшей в стране (по сравнению с другими эталонами той же единицы) точностью. Первичных эталонов одной и той же единицы физической величины может быть несколько, если это необходимо для перекрытия всего диапазона (шкалы) измеряемой величины. Первичный эталон, признанный решением уполномоченного на то государственного органа в качестве исходного на территории государства, называется государственным первичным, государственным или национальным эталоном. Исходным эталоном называется эталон, обладающий наивысшими метрологическими свойствами в рамках замыкающейся на него совокупности средств измерений и служащий для передачи им размера единицы. Могут быть исходные эталоны в рамках одного предприятия, группы предприятий (холдинга), территории и, наконец, эталоны высшего ранга — эталоны страны. Эталоны, получающие размер единицы от исходного эталона, называются подчиненными. Подчиненный эталон, получающий размер единицы или шкалу непосредственно от первичного, называется вторичным. Первичные эталоны представляют собой весьма дорогой и тонкий инструмент, нагрузка на который не должна быть большой. С этой целью, а также для того чтобы обеспечить сличение первичных эталонов между собой

ис международными эталонами, используются вторичные эталоны специального назначения. Это эталоны-свидетели, эталоныкопии и эталоны сравнения. Эталоны-свидетели — вторичные эталоны, предназначенные для проверки сохранности государственных эталонов и замены их в случае порчи или утраты. Эта- лоны-копии — вторичные эталоны, предназначенные наряду с государственными для передачи размеров шкал и единиц измерений с целью уменьшить нагрузку на них. Они применяются редко

57

[27]. Эталоны сравнения — вторичные эталоны, применяемые для сличений других эталонов, которые по тем или иным причинам не могут быть непосредственно сличены друг с другом.

Условия применения средств измерений весьма разнообразны и часто оказывается невозможным обеспечить необходимую точность или вообще передать единицу (шкалу) измерения от первичного эталона вследствие особых условий, которые необходимо при этом обеспечить. Для решения этой проблемы создаются специальные эталоны, обеспечивающие воспроизведение единицы в особых условиях и заменяющие для этих условий первичный эталон. Специальные эталоны, наряду с первичными, образуют базу, из которой формируется совокупность национальных эталонов.

Наряду с национальными эталонами основу единства измерений в стране обеспечивают так называемые установки высшей точности (УВТ). УВТ сродни специальным эталонам и создаются в тех случаях, когда:

централизованное воспроизведение единицы не является необходимым и экономически целесообразным;

необходимо обеспечить воспроизведение безразмерных величин (относительные величины, коэффициенты);

граничные условия, в которых воспроизводится единица, имеют узкоспецифичный диапазон или область распространения; рабочие средства измерений, поверяемые на УВТ, принад-

лежат разным собственникам, но общее их количество невелико. Часто УВТ используются в качестве государственных пер-

вичных эталонов.

Для проведения межгосударственных (межнациональных) сличений эталонов используются международные эталоны — эталоны, принятые по международному соглашению в качестве международной основы для согласования с ними размеров единиц, воспроизводимых и хранимых соответствующими национальными (государственными первичными) эталонами.

Практика работ по воспроизведению и передаче размеров единиц показала необходимость использования различных подходов к разработке и созданию эталонов. Прежде всего следует отметить эталоны основных единиц Международной системы единиц (SI). Поскольку все остальные единицы SI производные, то понятно, что точность воспроизведения основных единиц

58

во многом определяет метрологическое совершенство всей совокупности средств измерений в стране. Как показала практика, перемещение (транспортировка) эталонов и воспроизведение единицы при соблюдении всех необходимых условий приводят к чувствительной потере точности. Наконец, средства измерений основных единиц весьма распространены и перемещать эталоны пришлось бы непрерывно. По этим, а также по ряду других соображений эталоны основных единиц являются государственными, имеют постоянное место хранения, а способ воспроизведения с их помощью единиц называется централизованным. Централизованно воспроизводится также большая часть производных единиц. Децентрализованно воспроизводятся некоторые производные единицы (например, эталонами единицы напряжения с использованием эффекта Джозефсона). Все они равноточны, ни один из них не является главенствующим, каждый возглавляет в своем регионе поверочные схемы.

Создание, хранение, применение эталонов, придание им официального статуса, контроль за их состоянием регламентированы нормативной документацией (ГОСТ 8.057 «ГСИ. Эталоны единиц физических величин. Основные положения», ГОСТ 8.525 «ГСИ. Установки высшей точности для воспроизведения единиц физических величин. Порядок разработки, аттестации, регистрации, хранения и применения»). Метрологическое качество эталонов традиционно выражалось характеристиками погрешности (ГОСТ 8.381 «ГСИ. Эталоны. Способы выражения погрешностей»). В то же время первичный эталон на основе своего статуса (и особенно эталон массы) не может иметь погрешность. Поэтому ГОСТ 8.021–2005 для Государственного первичного эталона массы (ГЭТ3–2008) предусматривает в качестве характеристик следующие показатели — среднее квадратическое отклонение (СКО), суммарную стандартную неопределенность и годовую нестабильность. Для нижестоящих по поверочной схеме эталонов можно говорить о погрешности (определяется при помощи первичного эталона). Характеристики погрешности вторичных и рабочих эталонов включают в себя характеристики погрешности метода передачи размера единицы, реализуемого при их поверке. Поверку эталонов проводят через определенные промежутки времени, определяемые в соответствии с ГОСТ Р 8.565 «ГСИ. Порядок установления и корректировки межповерочных интер-

59

валов эталонов». Величина межповерочных интервалов для различных эталонов различна. Так, национальный эталон килограмма сличается 1 раз в 20–25 лет, а национальные эталоны ома и вольта — 1 раз в 3 года.

Порядок установления и применения обязательных требований к эталонам единиц величин, используемым для обеспечения единства измерений в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений (включая государственные первичные эталоны единиц величин и применяемые в качестве эталонов единиц величин стандартные образцы и средства измерений), порядок оценки соответствия эталонов этим требованиям, порядок передачи единиц величин от государственных эталонов, а также порядок утверждения, содержания, сличения и применения государственных первичных эталонов установлены «Положением об эталонах единиц величин, используемых в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений», утвержденным постановлением Правительства Российской Федерации № 734 от 23.09.2010.

Постановление базируется на действующих государственных поверочных схемах, однако вводит для сферы государственного контроля в отношении эталонов вместо процедуры поверки процедуру первичной и периодической аттестации. Для процедуры аттестации устанавливаются следующие основные понятия и определения:

межаттестационный интервал — установленный при утверждении эталона единицы величины интервал времени между очередными его аттестациями;

методика периодической аттестации — документ, определяющий совокупность конкретно описанных процедур, выполняемых в целях оценки соответствия эталона единицы величины обязательным требованиям, а также обеспечения передачи единицы величины от эталона единицы величины в соответствии с государственной поверочной схемой;

первичная аттестация — оценка соответствия эталона единицы величины заданным обязательным требованиям, проводимая до ввода в эксплуатацию эталона единицы величины;

периодическая аттестация — оценка соответствия эталона единицы величины установленным обязательным требованиям и передача единицы величины от эталона единицы величины в со-

60