Что такое поверка средств измерений и какими способами она может проводиться?

Поверка средств измерений (поверка) – установление органом государственной метрологической службы (или другим официально уполномоченным органом, организацией) пригодности средства измерений к применению на основании экспериментально определяемых метрологических характеристик и подтверждения их соответствия установленным обязательным требованиям .

Поверка средств измерений – совокупность операций, выполняемых в целях подтверждения соответствия средств измерений метрологическим требованиям.

Поверке подвергают средства измерений, подлежащие государственному метрологическому контролю и надзору, при выпуске из производства или ремонта, при ввозе по импорту, при продаже и выдаче на прокат, а также при эксплуатации.

Правилами ПР 50.2.006-98 «ГСИ. Порядок проведения поверки средств измерений» установлено, что поверку средств измерений осуществляют органы государственной метрологической службы (ГМС), государственные научные метрологические центры (ГНМЦ), а также аккредитованные метрологические службы юридических лиц.

Поверка проводится физическим лицом, аттестованным в качестве поверителя в соответствии с правилами ПР 50.2.012-94 «ГСИ.Порядок аттестации поверителей средств измерений», по нормативным документам, утверждаемым по результатам испытаний с целью утверждения типа .Если средство измерений признано годным к применению, то на него и\или техническую документацию наносится оттиск поверительного клейма и\или выдается «свидетельство о поверке». Если нет – оттиск и\или свидетельство аннулируются и выписывается «Извещение о непригодности» или делается соответствующая запись в технической документации.

При поверке используют рабочий эталон. Поверку проводят в соответствии с обязательными требованиями, установленными нормативными документами по поверке. Поверку проводят специально обученные специалисты, аттестованные в качестве поверителей органами Государственной метрологической службы.

Существуют следующие виды поверок:

Первичная – поверка, выполняемая при выпуске средства измерений из производства или после ремонта, а также при ввозе СИ из-за границы партиями, при продаже. При утверждении типа средств измерений единичного производства на каждое из них оформляется сертификат об утверждении типа, первичную поверку данные средства измерений не проходят.

Периодическая – поверка СИ, находящихся в эксплуатации или на хранении, выполняемая через установленные межповерочные интервалы времени (обычно 1, 2 или 0,5 года). Необходимость поверки обусловлена возможностью утраты измер-м средством метрологических показателей из-за временных и других воздействий. Корректировка межповерочных интревалов с учётом специфики применения средств измерений производится в соответствии с методическими материалами МИ 1872-88 «ГСИ. Межповерочные интервалы образцовых средств измерений. Методика определения и корректировки».

Внеочередная – поверка СИ, проводимая до наступления срока его очередной периодической поверки. Необходимость внеочередной поверки может возникнуть из-за ухудшения метрологических свойств СИ или подозрения в этом, нарушения условий эксплуатации и др. Также в случае применении средства измерений в качестве комплектующего по истечении половины межповерочного интервала; в случае поврежения клейма или утери свидетельства; при вводе в эксплуатацию после длительной консервации; при отправке си потребителю после истечения половины межповерочного интервала.

Выборочная – поверка группы СИ, отобранных из партии случайным образом, по результатам которой судят о пригодности к эксплуатации всей партии.

Экспертная поверка – проводится при возникновении разногласий по вопросам, относящимся к метрологическим характеристикам, исправности средств измерений и пригодности их к применению.

Инспекционная – поверка СИ, проводимая органом Государственной метрологической службы при проведении государственного надзора за состоянием и применением СИ.

Допускается применение четырёх методов проверки(калибровки) си:

1)Метод непосредственного сличения поверяемого (калибруемого) средства измерения с эталоном соответствующего разряда широко применяется для различных си в таких областях, как электрические и магнитные измерения, для определения напряжения, частоты и силы тока. В основе метода лежит проведение одновременных измерений одной и той же ффизической величины поверяемм и эталонным приборами. При этом определют погрешность как разницу показаний поверяемого и эталонного средств измерений, принимая показания эталона за действительное значение величины. Достоинства: простота, наглядность, возмоность применения автоматической поверки, отсутствие потребности в сложном оборудовании.

2) Метод сличения с помощью компаратора основан на использовании прибора сравнения, с помощью которого сличаются поверяемое и эталонное средства измерения. В схему поверки вводится промежуточное звено – компаратор. Им может служить любое средство измерения, если оно одинаково реагиркет на сигналы как пверяемого, так и эталонного измерительного прибора.( например, потенциомер для 2 вольтметров, один измеряет постоянный ток, другой-переменный). Достоинства: последовательное во времени сравнение двух величин.

3) Метод прямых измерений применяется, когда имеется возможность сличить испытуемый прибор с эталонным в определенных пределах измерений. В целом аналогичен первому методу, но методом прямых измерений производится сличение на всех числовых отметках каждого диапазона ( например, для поверки вольтметров постоянного эл тока).

4) Метод косвенных измерений используется, когда действительны значения измеряемых величин невозможно определить прямыми измерениями, либо когда косвенные измерения оказываются более точными, чем прямые. Этим методом определяют вначале не искомую величину, а другие, связанные с ней определённой зависимостью. Искомая характеристика определяется расчёиным путём ( напр, при поверке вольтметра постоянного тока эталонным амперметром устанавливают силу тока, одновременно измеряя сопротивление.расчётное значение напряжения сравнивают с показателями поверяемого вольтметра). Обычно его применяют в установках автоматизированной поверки.

Дополнительно:

Средства измерений представляют собой совокупность технических средств, используемых при различных измеренияхи имеющих нормированные метрологические свойства, т.е. отвечающих требованиям метрологии в части единиц и точностиизмерений, надёжности и воспроизводимости получаемых результатов, а также требованиям к их размерам и конструкции.

Средство измерений – техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины, размер которой принимают неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени.

К средствам измерений относят: меры, измерительные приборы, измерительные преобразователи, измерительные установки, измерительные системы, измерительные принадлежности.

Поверка средств измерений (приборов) включает в себя следующие операции:

1. Определение исправности прибора и наличия комплектующих.

Для этого проводят внешний осмотр прибора, проверяют наличие паспорта, технической документации, комплектующих изделий, проверяют наличие маркировки и табличек (шильдиков) с указанием марки прибора, года изготовления, завода-изготовителя, заводского номера прибора и т.д. Проверяют отсутствие внешних повреждений, отсутствие подтёков масла и т.п. При наличии хотя бы одного из перечисленных недостатков прибор считается не прошедшим поверку.

2. После предварительного осмотра прибор подвергают собственно поверке. Целью операции поверки является проверка соответствия прибора его классу точности (Класс точности – это обобщённая характеристика средства измерений, выражаемая пределами допускаемых значений его основной и дополнительной погрешностей, а также другими характеристиками, влияющими на точность. Класс точности не является непосредственной оценкой точности измерений, выполняемых этим средством измерений, поскольку погрешность зависит ещё от ряда факторов: метода измерений, условий измерений и т.д. Класс точности лишь позволяет судить о том, в каких пределах находится погрешность средства измерений данного типа. Обычно указывают на шкале или корпусе прибора. Средство измерений может иметь два и более класса точности. )

1) При поверке сличают показания поверяемого прибора с показаниями рабочего эталона по утверждённой схеме.

2) Класс точности рабочего эталона должен быть выше класса точности поверяемого прибора не менее, чем в 5 раз. Допускается использовать рабочий эталон с классом точности в 3 раза выше класса точности поверяемого прибора при условии введения поправок в показания рабочего эталона.

3) Поверяют все оцифрованные отметки шкалы поверяемого прибора.

4) С целью выявления вариации показаний поверяемого прибора, поверку ведут при прямом ходе стрелки (при возрастании показаний) и при обратном ходе стрелки (при уменьшении показаний). Если при прямом ходе стрелка заскочила за поверяемую отметку, то её надо вернуть обратно и вновь плавно подвести к поверяемой отметке.

3. В протокол после поверки заносят рассчитанные значения погрешностей измерений и вариации показаний (в качестве абсолютной погрешности принимают максимальное из двух значений абсолютной погрешности, полученных при прямом и обратном ходе). В нижней части протокола (под таблицей) делается запись о соответствии прибора классу точности.

Прибор прошёл поверку и признан годным, если:

1) его основная приведённая (относительная) погрешность не превышает класса точности;

2) приведённая (относительная) вариация показаний не превышает ½ класса точности для приборов, класс точности которых больше чем 0,25;

3) приведённая (относительная) вариация показаний не превышает 0,2% для приборов, класс точности которых 0,25 и меньше.

В паспорте прибора делается отметка, что прибор прошёл поверку, и ставится клеймо поверителя. Это же клеймо ставится на корпусе прибора.

Для обеспечения правильной передачи размеров единиц измерения от эталона к рабочим средствам измерения составляют поверочные схемы, устанавливающие метрологические соподчинения госуд-го эталона, разрядных эталонов и рабочих си.

Поверочная схема – это утверждённый в установленном порядке документ, регламентирующий средства, методы и точность передачи размера ед физической ыеличины от госуд эталона или исходного образцового средства измерений рабочим средствам измерений.

Различают государственные и локальные поверочные схемы:

Согласно схеме на рис., между разрядами рабочих эталонов существует соподчинённость: рабочие эталоны 1 разряда поверяются, как правило, непосредственно по вторичным эталонам, рабочие эталоны 2-го и последующего разрядов подлежат поверке по рабочим эталонам непосредственно предшествующих разрядов.

Как видно из данной схемы, рабочие средства измерений высшей точности могут поверяться по рабочим эталонам 1 разряда; рабочие средства измерений высокой точности – по рабочим эталонам 2 разряда; средней точности – по рабочим эталонам 3 разряда; нормальной точности – по рабочим эталонам 4 разряда; технические средства измерений – по рабочим эталонам 5 разряда.

Иногда при ответе на вопрос, чем отличаются рабочие эталоны от рабочих средств измерений, можно услышать от студента, что рабочие средства измерений обладают меньшей точностью по сравнению с рабочими эталонами. Данное утверждение неверно, так как главное отличие рабочих эталонов от рабочих средств измерений заключается в том, что рабочие эталоны используются для передачи размера единиц измерений (т.е. для поверки или калибровки приборов), а рабочие средства измерений используются непосредственно в обычных измерениях. Что же касается соотношения точности этих средств измерений, то из рис. видно, что рабочие средства измерений высшей точности и рабочие эталоны второго разряда обладают примерно одинаковой точностью, а рабочие средства измерений высокой точности обладают большей точностью, чем, например, рабочие эталоны пятого или четвёртого разрядов.

При передаче единиц измерений следует строго придерживаться связей, указанных на рис. , в противном случае последствия могут быть очень серьёзными.

Локальные поверочные схемы предназначены для метрологических служб минестерств и юридических лиц; они должны соответствовать требованиям соподчинённости, которая определена госуд поверочной схемой.

В чём заключается нормирование метрологических характеристик СИ? Что такое испытание и чем оно отличается от измерения? Что такое контроль и чем он отличается от измерения? Какие виды контроля существуют?

Все средства измерений независимо от их исполнения имеют ряд общих свойств, необходимых для выполнения ими функционального назначения. Технические характеристики, описывающие эти свойства и оказывающие влияние на результаты и погрешности измерений, наз-ся метрологическими характеристиками си.

В зависимости от специфики и назначения си нормируются различные наборы или комплексы метрологических характеристик. Однако эти комплексы должны быть достаточны для учёта свойств измерений при оценке погрешностей измерений.

Набор метрологических характеристик, входящих в установленный комплекс, выбирают таким образом, чтобы обеспечить возможность их контроля при приемлемых затратах.

Средство измерения (си) - это техническое средство, предназначенное для и3мерений, имеющее нормированные

метрологические характеристики воспрои3водящее и (или) хранящее единицу ФБ, размер которой принимается неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени. Под метрологическими

характеристиками (мх) понимают такие характеристики СИ, которые позволяют судить о6 их пригодности для измерений в известном диапазоне с известной точностью. В отличие от СИ при6оры или веществ не имеющие нормированных МХ , называют индикаторами. Си - это техническая основа метрологического о6еспечения.

По ГОСТ 8.009-84 «ГСИ. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений» предусмотрена след номенклатура метрологических характеристик:

1 . характеристики, предназначенные для определения результатов измерений :

- функция преобразования измерительного преобразователя – f(x)

- значение однозначной или многозначной меры – y

- цена деления шкалы измерительного прибора или многозначной меры

- вид входного кода, число разрядов кода, цена единицы наименьшего разряда средств измерений, предназначенных для выдачи результатов в цифровом коде

2. характеристики погрешностей средств измерений вкл: значение погрешности, её систематические и случайные составляющие, погрешности случ составляющей от гистерезиса – вариация выходного сигнала.

Для систематической составляющей погрешности си выбирают характеристики из:

- значение систематической составляющей

- значение систем составляющей, мат ожидание и среднее квадратическое отклонение систем составляющей погрешности.

Для случайной составляющей погрешности выбирают характеристики из:

- среднее квадратическое отклонение случайной составляющей погрешности

- среднее квадратическое отклонение случайной составляющей погрешности и нормализованная автокорреляционная функция или функция спектральной плотности случ составляющей погрешности.

3. характеристики чувствительности средств измерений к влияющим величинам из:

- функция влияния

- изменения значений метрологических характеристик си, вызванные изменением влияющих величин в установленных пределах.

4. динамические характеристики отражают инерционные свойства си при воздействии на него меняющихся во времени величин – параметров входного сигнала, внешних влияющих величин, нагрузки.

В ГОСТ 8.009-84 приведены способы нормирования рассмотренных выше метрологических характеристик.

Измерение физических величин заключается в сопоставлении какой-либо величины с однородной величиной, принятой за единицу.

В метрологии используется термин "измерение", под которым понимается совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения (в явном или неявном виде) измеряемой величины с её единицей и получение значения этой величины. Следует отметить, что термин "измерение" в таком понятии значительно сокращает область его применения, так как широко применяются измерения (органолептические), основанные на использовании органов чувств человека (например, оценка спортивных выступлений в фигурном катании, гимнастике). Другими словами, термин "измерение" не ограничен нахождением значения физической величины, так как часто измеряют и нефизические величины.

Испытанием называется экспериментальное определение количественных и (или) качественных характеристик свойств объекта испытаний как результата воздействия на него при его функционировании, а также моделировании объекта и (или) воздействий (ГОСТ 16504-91). Экспериментальное определение характеристик свойств объекта при испытаниях может проводиться путем использования измерений, оценивания и контроля.

Объектом испытаний является продукция или процессы ее производства и функционирования. В зависимости от вида продукции и программы испытаний объектом может быть как единичное изделие, так и их партия. Объектом испытания может также быть макет или модель изделия.

Важнейшими признаками любых испытаний являются:

• принятие на основе их результатов определенных решении по объекту испытаний, например о его годности или забраковке, о возможности предъявления на следующие испытания и т.д.;

• задание требуемых реальных или моделируемых условий испытаний. Под условиями испытаний понимается совокупность воздействующих факторов и (или) режимов функционирования объекта при испытаниях. В нормативно-технических документах на испытания конкретных объектов должны быть определены нормальные условия испытаний.

Существует большое число разновидностей испытаний. Они классифицируются по различным признакам. По назначению испытания делятся на исследовательские, контрольные, сравнительные и определительные. По уровню проведения различают следующие категории испытаний: государственные, межведомственные и ведомственные. По виду этапов разработки испытуемой продукции различают предварительные и приемочные испытания. В зависимости от вида испытаний готовой продукции их подразделяют на квалификационные, приемосдаточные периодические и типовые. Определения этих видов испытаний можно найти в ГОСТ 16504-81 "Система государственных испытаний продукции. Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения".

Целью испытаний следует считать нахождение истинного значения параметра (характеристики), определенного не при тех реальных условиях, в которых он фактически может находится в ходе испытаний, а в заданных номинальных условиях испытания. Реальные условия испытаний практически всегда отличаются от номинальных, поскольку установить параметры условий испытаний абсолютно точно невозможно. Следовательно, результат испытания всегда имеет погрешность, возникающую не только из-за погрешности определения искомой характеристики, но и из-за неточного установления номинальных условий испытания.

Результатом испытаний называется оценка характеристик свойств объекта, установления соответствия объекта заданным требованиям, данные анализа качества функционирования объекта в процессе испытаний. Результат испытаний характеризуется точностью — свойством испытаний, описывающим близость их результатов к действительным значениям характеристик объекта в определенных условиях испытаний.

Между измерением и испытанием существует большое сходство: во-первых, результаты обеих операций выражаются в виде чисел; во-вторых, погрешности и в том, и другом случае могут быть выражены как разности между результатами измерений (испытаний) и истинными значениями измеряемой величины (или определяемой характеристики при номинальных условиях эксплуатации). Однако с точки зрения метрологии между этими операциями имеется значительная разница: погрешность измерения является только одной из составляющих погрешности испытания. Поэтому можно сказать, что испытание — это более общая операция, чем измерение. Измерение можно считать частным случаем испытания, при котором условия испытаний не представляют интереса.

Контроль — это процесс определения соответствия значения параметра изделия установленным требованиям или нормам. Сущность всякого контроля состоит в проведении двух основных этапов. На первом из них получают информацию о фактическом состоянии некоторого объекта, о признаках и показателях его свойств. Эта информация называется первичной. На втором — первичная информация сопоставляется с заранее установленными требованиями, нормами, критериями. При этом выявляется соответствие или несоответствие фактических данных требуемым. Информация о их расхождении называется вторичной. Она используется для выработки соответствующих решений по поводу объекта контроля. В ряде случаев граница между этапами контроля неразличима. При этом первый этап может быть выражен нечетко или практически не наблюдаться. Характерным примером такого рода является контроль размера детали калибром, сводящийся к операции сопоставления фактического и предельно допустимого значений параметра.

Контроль состоит из ряда элементарных действий: измерительного преобразования контролируемой величины; операции воспроизведения уставок контроля; операции сравнения; определения результата контроля.

Измерения и контроль тесно связаны друг с другом, близки по своей информационной сущности и содержат ряд общих операций (например, сравнение, измерительное преобразование). В то же время их процедуры во многом различаются:

• результатом измерения является количественная характеристика, а контроля — качественная;

• измерение осуществляется в широком диапазоне значений измеряемой величины, а контроль — обычно в пределах небольшого числа возможных состояний;

• контрольные приборы, в отличие от измерительных, применяются для проверки состояния изделий, параметры которых заданы и изменяются в узких пределах;

• основной характеристикой качества процедуры измерения является точность, а процедуры контроля — достоверность.

Контроль может быть классифицирован по ряду признаков.

В зависимости от числа контролируемых параметров он подразделяется на однопараметровый, при котором состояние объекта определяется по размеру одного параметра, и многопараметровый, при котором состояние объекта определяется размерами многих параметров.

По форме сравниваемых сигналов контроль подразделяется на аналоговый, при котором сравнению подвергаются аналоговые сигналы, и цифровой, при котором сравниваются цифровые сигналы.

В зависимости от вида воздействия на объект контроль подразделяется на пассивный, при котором воздействие на объект не производится, и активный, при котором воздействие на объект осуществляется посредством специального генератора тестовых сигналов.

В практике большое распространение получил так называемый допусковый контроль [26], суть которого состоит в определении путем измерения или испытания значения контролируемого параметра объекта и сравнение полученного результата с заданными граничными допустимыми значениями. Частным случаем допускового контроля является поверка средств измерений, в процессе которой исследуется попадание погрешностей средства измерений в допускаемые пределы.

По расположению зоны контролируемого состояния различают допусковый контроль состояний:

• ниже допускаемого значения X < Хн;

• выше допускаемого значения X > Хв;

• между верхним и нижним допускаемыми значениями Хн< X < Хв. Результатом контроля является не число, а одно из взаимоисключающих утверждений:

• "контролируемая характеристика (параметр) находится в пределах допускаемых значений", результат контроля — "годен";

• "контролируемая характеристика (параметр) находится за пределами допускаемых значений", результат контроля —"не годен" или "брак".