Введение

 

В любых условиях хозяйствования, особенно применительно к со­временным рыночным отношениям, значение метрологии, техническо­го регулирования, стандартизации и сертификации продукции, услуг, работ и систем МК трудно переоценить. Без знаний этих вопросов практически невозможно обеспечивать конкурентоспособный уровень качества продукции, услуг и работ как для внутреннего рынка, так и для внешнего.

Цель учебной дисциплины «Метрология, стандартизация и серти­фикация» — формирование у студентов теоретических знаний, умений и практических навыков в области метрологии, стандартизации и сер­тификации, обеспечивающих эффективность инновационной и ком­мерческой деятельности. При этом внимание уделяется также органи­зационным вопросам по использованию теоретических знаний в про­цессах осуществления инновационной деятельности и практическому решению проблем освоения новшеств в организации.

Материалы учебника во многом могут обеспечить:

(1)  изучение основных понятий в области метрологии, стандартиза­ции и сертификации (таких, как качество продукции, показате­ли качества, управление качеством, стандартизация, сертифика­ция, обязательная и добровольная сертификация, системы сер­тификации, квалитет, метрология, измерение, поверка и др.);

(2)  изучение способов обеспечения единства измерений и методов оценки их точности, роли и значения метрологии в междуна­родных экономических и научных связях;

(3)  изучение законодательных основ метрологической деятельности правовых, организационных и методических основ стандартиза­ции и сертификации;

(4)  привитие навыков в использовании технических регламентов и стандартов различных видов при освоении новшеств и развитии экономической деятельности организаций;

(5)  приобретение теоретических знаний и практических навыков по организационно-методическим и правовым принципам серти­фикации в России и зарубежных странах, установление взаимо­связи  сертификации  с  аккредитацией,   обучение  системам  и объектам сертификации и аккредитации.

Метрология, стандартизация и сертификация являются инструмен­тами обеспечения качества продукции, работ и услуг — важного аспек­та инновационной и предпринимательской деятельности. Эти элементы учебной дисциплины образуют триаду по овладению методами обеспе­чения, управления и менеджмента качества, что представляет собой основу и одно из главных условий успешного выхода поставщиков на рынок. Изучение рассматриваемой триады направлений деятельности в одной учебной дисциплине позволяет более полно представить и по­нять важность каждого из этих направлений в рыночной экономике.

В существующих экономических условиях технические регламенты и стандарты приобретают статус рыночного стимула. Требования регламен­тов и стандарты на процессы и документы (технические, управленческие, товаросопроводительные т.д.) содержат те «правила игры», которые не­пременно должны выполняться на всех стадиях жизненного цикла про­дукции и услуг специалистами всех организаций и предприятий.

Таким образом, метрология, стандартизация и сертификация при эффективном техническом регулировании являются инструментами обеспечения не только конкурентоспособности, но и взаимовыгодного партнерства между всеми участниками рыночных отношений.

Материал настоящего учебника представлен в трех разделах:

(1)  метрология;

(2)  стандартизация;                                                                       

(3)  сертификация.

В конце учебника даны тесты и глоссарий.

При подготовке материалов учебника широко использовались как законодательные, подзаконные, нормативные и методические докумен­ты, так и авторитетные литературные источники в области метрологии, стандартизации и сертификации.                             

Авторы учебника «Метрология,          

стандартизация и сертификация»   

А. В. Архипов  —  канд.  техн.   наук,  доцент  (раздел I  совместно  с В.А. Нефедовым);

г А.Г. Зекунов — канд. техн. наук, проф. (§ 9.6, 11.3 и 11.4; гл. 13); ,,  П.Г. Курилов — д-р техн. наук, проф. (гл. 8 совместно с В.П. Па­новым);

В.М. Мишин   —   д-р   экон.   наук,   проф.   (введение   совместно   с г».»  В.А. Нефедовым;  § 9.1—9.3;  § 9.4 и  9.5  совместно с  В.А. Нови­ковым; гл. 10; § 11.1 и 11.2; гл. 12 и 14; тесты, глоссарий совместно

с В.А. Нефедовым);

В.А. Нефедов — канд. техн. наук, проф. (введение совместно с В.М. Мишиным; раздел I совместно с А.В. Архиповым; тесты, глоссарий совместно с В.М. Мишиным);

ВА. Новиков — канд. техн. наук, доцент (§ 9.4 и 9.5 совместно с В.М. Мишиным);

В.П. Панов — д-р экон. наук, проф. (раздел II, в том числе гл. 8 со­вместно с П.Г. Куриловым).

Авторы будут благодарны всем, кто сочтет возможным и целесооб­разным дать свои замечания и предложения по улучшению содержания данного учебника.

 

 

 

 

Раздел I

Метрология

 

Глава 1. Основы законодательной метрологии       

Глава 2. Основы фундаментальной метрологии

Глава 3. Практическая метрология

Глава 4. Измерения

Глава 5. Организационная основа государственной системы обеспечения единства измерений

 

 

 

 

 

Глава 1

 

Основы законодательной метрологии

                       

1.1. Общие сведения                                                

1.2. Государственная система обеспечения  единства измерений

 

1.1.  Общие сведения       

 

Предметом метрологии (от греч. metron — мера, logos — уче­ние) является извлечение количественной информации с помо­щью средств измерений о свойствах объектов и процессов, т.е. измерение свойств объектов и процессов с заданной точностью и достоверностью.

 

♦ Метрология — наука об измерениях, методах и средствах обес­печения их единства и способах достижения заданного уровня точ­ности.

 

Современная метрология включает три составляющие:

(1)  законодательную метрологию;

(2)  фундаментальную (научную) метрологию;

(3)  практическую (прикладную) метрологию. Результаты измерений выражают в узаконенных величинах. Одна из главных задач метрологии — обеспечение единства

измерений. Она может быть решена при соблюдении двух осно­вополагающих условий:

(1)  выражение результатов измерений в единых узаконенных единицах;

(2)  установление допускаемых погрешностей результатов из­мерений — пределов, за которые они не должны выхо­дить при заданной вероятности.

Основная задача метрологии — обеспечение единства изме­рений путем установления единиц физических величин, государственных эталонов и эталонных (образцовых) средств изме­рений, обеспечение единства измерений и единообразия средств измерений,   разработка  методов  оценки  погрешности  средств измерений, контроля и испытаний, а также системы передачи размеров единиц от эталонов, эталонных (образцовых) средств измерений рабочим средствам измерений. Решение этой задачи невозможно  без  установления  единых  правил,   требований  и норм, применяемых на всех этапах метрологического обеспече­ния. До последнего времени в нашей стране они устанавлива­лись особым видом документов — государственными стандарта­ми (ГОСТ). В настоящее время на смену им приходят нацио­нальные стандарты (ГОСТ Р),  основное отличие которых — добровольность применения.

Единицы измерений в России установлены ГОСТ 8.417— 2002, разработанным на основе международных рекомендаций. Эти единицы хранятся и воспроизводятся средствами измере­ний. Наиболее точные средства измерений получили название эталонных, или образцовых.

 

♦  Эталоны, хранящие и воспроизводящие единицы измерений с наивысшей точностью, называются государственными первичными и официально утверждаются в качестве исходных для страны. ♦

 

 Единство измерений поддерживают путем передачи единицы величины от исходного эталона к рабочим средствам измере­ний, осуществляемой по ступенькам с помощью рабочих этало­нов и  эталонных  (образцовых)  средств  измерений.  Точность указанных мер понижается от ступеньки к ступеньке, как пра­вило, в 2—4 раза.

Средства измерений (СИ) в соответствии с поверочной схе­мой периодически подвергаются поверке, которая заключается в определении метрологическим органом погрешности средств измерений АСИ и установлении его пригодности к применению при условии, что эта погрешность не превысила допустимую.

Работы по обеспечению единства измерений проводят спе­циализированные организации, специальные службы организа­ций и даже частные лица. Сеть метрологических органов назы­вается метрологической службой. Деятельность этих органов направлена на обеспечение единства измерений и единообразия средств измерений путем проведения поверки, ревизии и экс­пертизы средств измерений.

Все измерения, проводимые в стране, должны выполняться на средствах измерений, прошедших специальные испытания, называемые испытаниями на соответствие типу, и внесенных в специальный Государственный реестр средств измерений.

Описанная выше совокупность нормативно-правовых доку­ментов, метрологических органов и технических средств полу­чила название Государственной системы обеспечения единства измерений (ГСИ).                                           

 

1.2. Государственная система

обеспечения единства измерений

 

Деятельность, направленная на обеспечение единства измере­ний в стране, достаточно разнородна: это и разработка содержа­тельной части метрологических норм и правил, и установление их рациональной структуры, техническое обеспечение, установ­ление сферы действия, гармонизация с международными доку­ментами и многое другое. Практика и накопленный опыт работ по обеспечению единства измерений потребовали сведения их в единый комплекс с единым центром, позволяющим осуществлять их четкую координацию. В Российской Федерации данные рабо­ты объединены в Государственную систему обеспечения единства измерений (ГСИ). Положения ГСИ столь важны для практиче­ской деятельности, что получили выражение в рамках федераль­ного нормативного документа — ГОСТ Р 8.000—2000. Что же включает в себя ГСИ и каковы функции этой системы?

Назначение ГСИ — обеспечение единства измерений в стра­не, т.е. управление субъектами, нормами, средствами и видами деятельности с целью обеспечения установления и применения научных, правовых, организационных и технических основ, правил, норм и средств, необходимых для достижения требуемо­го уровня единства измерений.

♦ Под единством измерений в настоящее время принято понимать такое их состояние, при котором результаты измерений выражены в узаконенных единицах физических величин, а погрешность из­мерений не выходит за установленные границы с заданной вероят­ностью. ♦

ГСИ состоит из трех подсистем: организационной, правовой и технической.

Главная, стратегическая цель этой деятельности — охрана прав и законных интересов отдельных граждан, предприятий (организаций) и экономики всей страны в целом, установленно­го правопорядка, а также содействие экономическому и соци­альному развитию страны путем защиты от отрицательных по­следствий недостоверных результатов измерений во всех сферах жизни общества на основе конституционных норм, законов, по­становлений Правительства РФ и другой нормативной и реко­мендательной документации. Достижение указанной цели не­возможно без создания общегосударственных правовых (вклю­чая документы, носящие нормативный и рекомендательный ха­рактер), организационных, технических и экономических пред­посылок и предоставления всем субъектам деятельности по обеспечению единства измерений возможности оценивать пра­вильность выполняемых измерений и уровень их влияния на результаты деятельности, основанной на результатах измерений. В связи с этим основными задачами ГСИ являются:

•  разработка оптимальных принципов управления деятель­ностью по обеспечению единства измерений;

•  организация и проведение фундаментальных научных ис­следований с целью создания более совершенных и точных методов и средств воспроизведения единиц физиче­ских величин и передачи их размеров;

•  установление системы единиц физических величин и шкал измерений, допускаемых к применению;

•  установление основных понятий метрологии, унификация их терминов и определений;

•  установление экономически рациональной системы госу­дарственных эталонов;

• создание, утверждение, применение и совершенствование государственных эталонов;

•  установление систем (по видам измерений) передачи раз­меров  единиц  физических  величин  от  государственных эталонов другим средствам измерений;

•  создание и совершенствование вторичных и рабочих эта­лонов, комплектных поверочных установок и лабораторий;

•  установление общих метрологических требований к этало­нам, средствам измерений, методикам выполнения изме­рений, методикам поверки (калибровки) средств измерений и других требований, соблюдение которых необходимо для обеспечения единства измерений;

• разработка и экспертиза документов правового, экономического и нормативного характера в части обеспечения единства измерений, в том числе соответствующих разделов фе­деральных и региональных государственных программ;

• осуществление   государственного   метрологического   контроля  в форме  поверки средств измерений;  проведения испытаний с целью утверждения типа средств измерений; лицензирования деятельности юридических и физических лиц по изготовлению, ремонту, продаже и прокату средств измерений;

•  осуществление государственного метрологического надзо­ра за выпуском, состоянием и применением средств изме­рений; эталонами единиц физических величин; аттестованными методиками выполнения измерений; соблюдением метрологических правил и норм; количеством товаров, отчуждаемых при совершении торговых операций; количе­ством фасованных товаров в упаковках любого вида при их расфасовке и продаже;

•  аттестация методик выполнения измерений;

•  калибровка и сертификация средств измерений, не входя­щих в сферы государственного метрологического контроля и надзора;

•  аккредитация метрологических служб и иных юридических или физических лиц по различным видам метрологиче­ской деятельности;

•  участие в работе международных организаций по вопросам обеспечения единства измерений;

•  подготовка специалистов-метрологов;

•  информационное  обеспечение  по  метрологическим  во­просам;

•  совершенствование и развитие ГСИ;

•  другие вопросы обеспечения единства измерений.

Правовая подсистема ГСИ Правовая подсистема ГСИ — это комплекс взаимосвязанных законодательных и подзаконных ак­тов, объединенных общей целевой направленностью и устанав­ливающих согласованные требования к взаимосвязанным объек­там деятельности по обеспечению единства измерений. Право­вую подсистему составляют документы, регламентирующие:

•  совокупность узаконенных единиц величин и шкал из­мерений;

•  терминологию и определения в области метрологии;

•  воспроизведение и передачу размеров единиц величин и шкал измерений:

•  способы и форму представления результатов измерений и характеристик их погрешности;

•  методы оценивания погрешности и неопределенности из­мерений;

•  порядок разработки и аттестации методик выполнения из­мерений;

•  комплексы нормируемых метрологических характеристик средств измерений;

•  методы   установления   и   корректировки   межповерочных (рекомендуемых межкалибровочных) интервалов;

•  порядок проведения испытаний в целях утверждения типа и сертификации средств измерений;

•  порядок проведения поверки и калибровки средств изме­рений;

•  порядок   осуществления   метрологического   контроля   и надзора;

•  порядок лицензирования деятельности юридических и фи­зических лиц по изготовлению, ремонту, продаже и прока­ту средств измерений;

•  типовые  задачи,   права  и  обязанности  метрологических служб   федеральных   органов   исполнительной   власти   и юридических лиц;

•  порядок аккредитации метрологических служб по различ­ным направлениям метрологической деятельности;

•  порядок аккредитации поверочных, калибровочных, изме­рительных, испытательных и аналитических лабораторий, лабораторий неразрушающего и радиационного контроля;

•  государственные поверочные схемы;

•  методики поверки (калибровки) средств измерений;       

•  методики выполнения измерений.                      

Структуру документов правовой подсистемы ГСИ определяет основополагающий Федеральный закон «О техническом регули­ровании» от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ. В соответствии с этим законом предусматриваются три основных вида нормативных документов, устанавливающих порядок и содержание работ в области обеспечения единства измерений: технические регла­менты, национальные стандарты и стандарты предприятий. Но поскольку срок перехода на новую структуру нормативной документации установлен 7 лет (до 1 июля 2010 г.), то в настоящее время продолжают действовать до отмены нормативные доку­менты, не входящие в приведенный перечень: государственные стандарты, различного рода инструкции, правила, методики и т.п. В перспективе же обязательные требования к параметрам продукции, соблюдение которых контролируется государством, т.е. на измерительные процедуры которых распространяются положения и требования государственного метрологического контроля и надзора будут сведены в технические регламенты. Национальные стандарты будут содержать рекомендации, вы­полнение которых обеспечит получение продукции, отвечающей современным международным требованиям. Стандарты пред­приятия будут предназначены для установления внутрифирмен­ных норм и правил. Наряду с Федеральным законом «О техни­ческом регулировании» продолжает действовать Закон РФ «Об обеспечении единства измерений». Этот закон был принят в 1993 г., и, естественно, многие его положения устарели. 13 но­ября 2007 г. Государственной Думой Федерального Собрания РФ в первом чтении был принят проект Федерального закона «Об обеспечении единства измерений» № 5405—4 ГД. Главное, что предстоит учесть в готовящейся новой редакции Закона, — это отход государства от тотального контроля за качеством про­дукции, предоставление больших прав предпринимателям, обес­печение защиты прав потребителей и отказ от отраслевой струк­туры правительства. Несмотря на это действующий Закон имеет для экономики России первостепенное значение и на его поло­жениях базируется действующая ныне ГСИ. Рассмотрим вкратце его основные положения.

Прежде всего, Законом «Об обеспечении единства измере­ний» установлены структура и функции государственного управления деятельностью по обеспечению единства измере­ний, государственный контроль и надзор за состоянием и при­менением средств измерений (государственный метрологиче­ский контроль и надзор), определены его виды и сферы рас­пространения. К числу последних отнесены: здравоохранение,

охрана окружающей среды, безопасность, торговые операции, оборона государства, геодезические и гидрометеорологические работы, государственные учетные, банковские, налоговые, та­моженные и почтовые операции, испытания и контроль каче­ства продукции для установления его соответствия стандартам и другим нормативным документам и т.д.

К сожалению, в Законе отсутствует четкое определение тер­минов «контроль» и «надзор». Являясь до определенной степени синонимами, контроль и надзор разделяются приписываемыми им Законом функциями.

Государственный метрологический контроль включает в себя:

•  проведение     государственным     научно-метрологическим центром или другой  специализированной организацией, аккредитованной в установленном государством порядке на право проведения соответствующих работ, испытаний средств измерений с целью утверждения их типов;

•  поверку   средств   измерений   органами   государственной метрологической службы (или другими аккредитованными органами) с целью определения их пригодности к приме­нению   на   основании   экспериментально   определенных метрологических характеристик и подтвержденного соот­ветствия установленным обязательным требованиям;

•  лицензирование деятельности по изготовлению, ремонту, продаже и прокату средств измерений на основе подтвер­ждения готовности соответствующих предприятий и физи­ческих лиц к выполнению необходимых для соблюдения единства измерений норм и правил.

Таким образом, государственный метрологический контроль направлен на то, чтобы исключить возможность получения из­мерительной информации вне единой информационно-измери­тельной сети страны, которую составляют средства измерений, прошедшие на этапе внедрения, обязательные испытания с по­следующим утверждением типа средств измерений, поверенные уполномоченными органами метрологической службы и изго­товленные, ремонтируемые и продаваемые юридическими или физическими лицами лишь при наличии у них специального разрешения — лицензии. Такой порядок позволяет эффективно поддерживать единство измерений в стране. Государственный метрологический контроль — это жесткое управляющее воздей­ствие государства на экономику. Конечно, во многом его технология — наследство государственной собственности на средства производства, которое было в нашей стране на протяжении дос­таточно большого периода времени. С развитием частной собст­венности формы и сферы действия контроля могут быть изме­нены, что должно найти отражение в готовящейся новой редак­ции Закона «Об обеспечении единства измерений».

Второй составляющей государственного управления с целью обеспечения единства измерений в стране является государст­венный метрологический надзор — система плановых и внеоче­редных проверок соблюдения требований законов, стандартов, технических регламентов и других нормативных документов ГСИ на предприятиях всех форм собственности. Цель таких проверок — защита интересов граждан и государства от отрица­тельных последствий нарушения единства измерений в стране. Наиболее распространенной формой государственного метроло­гического надзора является проверка выпуска, состояния и применения средств измерений. Надзору также подлежат атте­стованные методики выполнения измерений, соблюдение других установленных метрологических правил и норм, количество то­варов при их реализации, а также в упаковках любого вида при расфасовке.

Государственный метрологический контроль и надзор рас­пространяются в соответствии с действующей редакцией Закона РФ «Об обеспечении единства измерений» на строго ограничен­ное количество сфер, которые можно сгруппировать следующим образом:

•  здравоохранение, ветеринария, охрана окружающей среды, обеспечение безопасности труда;

•  торговые операции и взаимные расчеты между покупате­лем и продавцом, в том числе операции с применением игровых автоматов;

•  государственные учетные операции;

•  внешняя и внутренняя безопасность государства;

•  геодезические и гидрометеорологические работы;

•  банковские, налоговые, таможенные и почтовые операции;

•  производство продукции для государственных нужд;

•  испытания и контроль качества продукции по установлен­ным обязательным показателям с целью подтверждения ее соответствия;

•  измерения, проводимые по поручениям судов, прокурату­ры и федеральных органов исполнительной власти;

•  регистрация национальных и международных спортивных достижений.

В остальных сферах экономики, а это в основном производст­венные сферы, задачи государственного метрологического кон­троля и надзора существенно сокращены за счет предоставления большей самостоятельности предприятиям. Последние проводят работы по обеспечению единства измерений самостоятельно и государство контролирует, как правило, только их организацию и качество. Основными задачами метрологического контроля, про­водимого предприятиями самостоятельно, являются калибровка и сертификация средств измерений. В соответствии с положениями Закона все средства измерений, эксплуатирующиеся в стране, должны быть подвергнуты поверке или калибровке в зависимости от сферы их применения. Средства измерений, применяющиеся в сфере действия государственного метрологического контроля и надзора, подлежат поверке. По желанию собственника средства измерений, применяемые вне указанной сферы, могут быть под­вергнуты или поверке, или калибровке. Для того чтобы понять различие между поверкой и калибровкой, приведем установлен­ные определения содержания указанных работ.

 

♦  Поверка средства измерений — совокупность операций, выпол­няемых органами государственной метрологической службы  (дру­гими, уполномоченными на то органами или организациями) с це­лью определения и подтверждения соответствия средства измере­ний установленным техническим требованиям. ♦

 

Как следует из приведенного определения, поверка — это операция экспериментальной проверки соответствия метрологи­ческих характеристик средства измерений установленным зна­чениям, т.е., по сути, операция допускового контроля. Если ха­рактеристики средства измерений входят в установленный диа­пазон возможных значений, то средство измерений признается годным; если не входят (выходят), то оно по результатам повер­ки признается непригодным к дальнейшему применению (выбраковывается).

♦  Калибровка средства измерений — совокупность операций, вы­полняемых с целью определения и подтверждения действительных значений  метрологических характеристик и   (или)  пригодности  к применению  средства измерений,  не  подлежащего  государствен­ному метрологическому контролю и надзору. ♦

 

Первое отличие калибровки от поверки, как это следует из их определений, — неустановленность ее исполнителя. Второе отличие состоит в том, что поверка должна дать однозначный ответ о соответствии или несоответствии средства измерений установленным требованиям, а калибровка предусматривает определение действительных значений метрологических харак­теристик и (или) пригодности его к применению. На основе результатов калибровки средство измерений может быть при­знано пригодным к применению в данном конкретном техно­логическом процессе, даже если его реальные метрологические характеристики вышли за допусковые значения, установленные при испытаниях и утверждении типа, но удовлетворяют требо­ваниям к конкретному измерительному процессу. Кроме ука­занных различий, поверка и калибровка во многом схожи, так как основаны на передаче размера единицы измеряемой вели­чины от одних и тех же эталонов по одним и тем же методи­кам. Поэтому в задачи ГСИ входит правовая, организационная и техническая поддержка работ по калибровке средств измере­ний, выполняемая специальным органом — Российской систе­мой калибровки.

Следует отметить, что до принятия Закона РФ «Об обеспе­чении единства измерений» правовые нормы в области метроло­гии устанавливались постановлениями Правительства. С его принятием (1993) впервые у нас в стране законодательно было установлено немало нововведений в области обеспечения един­ства измерений:

•  от установления единой терминологии до введения лицен­зирования метрологической деятельности в стране;

• впервые законодательно введено четкое разделение функ­ций государственного метрологического контроля и госу­дарственного метрологического надзора;

•  были пересмотрены правила калибровки, введена добро­вольная сертификация средств измерений;

•  пересмотрены правовые, организационные и экономиче­ские основы метрологии;

• установлена организационная структура государственного управления обеспечением единства измерений, а также предусмотрена ответственность за нарушение законода­тельства по метрологии.

Закон стал базой для создания в России новой системы из­мерений и ее взаимодействия с национальными системами из­мерений зарубежных стран, в нем определены наиболее общие положения и принципы метрологической деятельности в стране с учетом особенностей начального периода перехода к рыноч­ной экономике. 12-летний опыт применения Закона выявил ряд пробелов в правовом регулировании, несогласованность ряда положений этого Закона с нормативными правовыми актами, принятыми в последние годы, несоответствие основ деятельно­сти в этой области современному уровню развития националь­ной экономики, а также международному законодательству и международной практике.

Основная идея нового законопроекта — обеспечение единства измерений внутри страны, а также во взаимоотношениях Россий­ской Федерации и ее хозяйствующих субъектов с зарубежными странами с учетом изменений в экономике, внешней и внутрен­ней политике, структуре и задачах органов исполнительной вла­сти, подготовка страны к вступлению в ВТО. В этом смысле но­вый законопроект является прямым продолжением Закона 1993 г. Развитие системы технического регулирования тесно связано с реформированием действующей системы обеспечения единства измерений, так как применяемые при оценке соответствия и го­сударственном контроле и надзоре правила и методы измерений непосредственно влияют на их результаты. Обеспечение единства измерений в Российской Федерации является одной из важней­ших государственных задач еще и потому, что оно существенно влияет и на другие сферы общественных, налоговых и имущест­венных отношений, а также на развитие экономики в целом, по­скольку результаты деятельности в этой сфере:

(1)  направлены на защиту прав и законных интересов госу­дарства, граждан и юридических лиц от отрицательных последствий недостоверных результатов измерений;

(2)  создают необходимые условия для получении объектив­ной,  достоверной   и  сопоставимой   измерительной  ин­формации, используемой в целях обеспечения здоровья граждан, обороны и безопасности государства, имущест­венных интересов граждан и при совершении налоговых и таможенных операций;

(3)  оказывают существенное влияние на развитие науки и техники, а также на качество и конкурентоспособность продукции, работ и услуг;

(4) лежат в основе справедливой торговли на внутреннем и международном рынках, способствуют снижению техни­ческих барьеров в торговле.

Техническая подсистема ГСИ Техническую подсистему ГСИ составляют:

• совокупность межгосударственных,  государственных эта­лонов и эталонов единиц величин и шкал измерений;

• совокупность военных эталонов — резерва государственных эталонов;

• совокупность стандартных образцов состава и свойств ве­ществ и материалов;

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

• средства измерений и испытательное оборудование, необ­ходимое для осуществления метрологического контроля и надзора;

•  совокупность   специальных   зданий   и   сооружений   для проведения высокоточных измерений в метрологических целях;

• совокупность   научно-исследовательских,   эталонных,   ис­пытательных, поверочных, калибровочных и измеритель­ных лабораторий (в том числе передвижных) и их оборудования.

Организационная подсистема ГСИ Организационную подсис­тему ГСИ составляют:

•  Государственная метрологическая служба (ГМС);

•  иные государственные службы обеспечения единства из­мерений (ОЕИ);

• метрологические службы (МС) федеральных органов ис­полнительной власти (в том числе Метрологическая служба Вооруженных Сил Российской Федерации, осуществ­ляющая деятельность по ОЕИ в сфере обороны и безопас­ности) и юридических лиц (МСЮЛ).

В   настоящее   время   в   Государственную   метрологическую службу входят:

•  департамент  технического   регулирования   и   метрологии Министерства промышленности и энергетики РФ (Мин-промэнерго РФ);        

•  подразделения центрального аппарата Федерального агент­ства по техническому регулированию и метрологии  РФ (Ростехрегулирование РФ);

•  государственные научные метрологические центры (ГНМЦ);

•  территориальные органы ГМС, действующие на соответст­вующих территориях (республики, входящие в РФ; авто­номные области; автономные округа; края; области; округа и города).

К иным государственным службам ОЕИ относятся:

•  Государственная служба времени, частоты и определения параметров вращения Земли (ГСВЧ);

•  Государственная служба стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов (ГССО);

•  Государственная служба стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материа­лов (ГСССД).

Функции, структуру, права и обязанности метрологических служб и иных служб ОЕИ устанавливают законодательными и подзаконными актами, в том числе межотраслевыми норматив­ными документами, а также положениями об этих службах.

 

 

Глава 2

 

Основы фундаментальной метрологии

 

 

2.1.  Метрология. Историческое развитие, предмет, цели и задачи

2.2.  Основные термины и определения в области метрологии

2.3.  Единицы величин и системы единиц                      

2.4.  Международная система единиц                           

2.5.  Шкалы измерений

2.6.  Воспроизведение и передача размеров единиц величин и шкал измерений

 

2.1. Метрология. Историческое развитие, предмет, цели и задачи

 

В наиболее упрощенном представлении метрология — это наука об измерениях.

Измерения — один из самых древних видов человеческой деятельности. Их происхождение относится к истокам возник­новения материальной культуры, когда человек учился изготав­ливать орудия труда, пользоваться ими и воздействовать в нуж­ных ему целях на окружающую среду. Первыми измерениями, очевидно, были измерения времени (или его определение), не­обходимые для правильного распределения рабочего времени в течение дня, и измерения площадей и расстояний, связанных с участками обрабатываемой земли, пастбищами, местами охоты. С появлением и развитием товарообмена становились необхо­димыми измерения количества произведенных товаров — их объема, массы и т д.

Первые измерения производились с целью определить, какая из имеющихся в распоряжении владельца величин больше или меньше. На первом этапе не ставился вопрос на сколько больше (или меньше) или во сколько раз больше (или меньше). Подобные измерения могли производиться на глаз, на мышечное уси­лие, на продолжительность ходьбы. На этом этапе человек со­поставлял и сравнивал наблюдаемые им предметы и величины с размерами собственного тела и его частей, с природными явле­ниями, с другими предметами, имевшими большое распростра­нение и потому доступными для проведения измерений. Так возникли и получили большее или меньшее распространение такие единицы измерений, как длина шага, пальца, сустава большого пальца (дюйм на голландском языке — большой па­лец), ступни (фут), локтя (аршин, арш — локоть на персидском языке), ширина ладони, горсть, охапка и т.п.

В зависимости от рода деятельности для измерения одних и тех же величин использовались различные ,меры. Например, для измерения расстояния использовались: бычий рев — расстояние, на котором человек может услышать рев быка; выстрел из лука — расстояние, на которое летит выпущенная стрела; ружейный или пушечный выстрел — дальность боя ружья или пушки; день пути — расстояние, проходимое человеком за один день, и т.д. Меры различались и по территориально-национальному призна­ку. Например, для измерения площадей использовались: югер (лат. jugerum) — площадь, которую вспахивал человек за 1 день на быке; морген (нем. morgen) — площадь, вспаханная за утро; колодец — площадь, которую можно полить из одного колодца (единица древнего Вавилона) и т.п.

Достоинством этих мер было то, что они всегда находились под рукой, основывались на опыте хозяйственной деятельности человека, имели большую наглядность и, самое главное, удовле­творяли в то время потребности хозяйственной деятельности человека. В дальнейшем с развитием потребности в измерениях появилась необходимость «усреднить» столь субъективные меры. Например, в одном из старинных документов длина фута была установлена как доля длины ступней 16 человек, «выходящих от заутрени в воскресенье». Позднее меры начали приобретать ве­щественный вид: локоть или ступня ноги — в виде бруска рав­ной им длины; меры массы — в виде гирь той или иной формы, изготовленных из камня или металла, и т.п.

Наиболее широкое распространение измерения получали в обществах с развитой экономикой и техникой — известных ци­вилизациях древности: в Индии, Китае, Вавилоне, Египте. Так, в Вавилоне было принято, что сутки содержат 24 часа, 1 час —60 минут и 1 минута — 60 секунд. Вавилонские меры (мера дли­ны — локоть, меры массы — талант, мин) перешли в Грецию, Рим, а затем в Европу, где получили дальнейшее развитие. Так, меры длины локоть и аршин пришли на Русь из Вавилона и бы­ли дополнены древнерусской мерой — пядью, которая равня­лась 1/4 аршина и представляла собой расстояние между конца­ми большого и указательного пальцев взрослого человека. Позд­нее (в XVIII в.) в России появилась мера длины — дюйм, поза­имствованная в Западной Европе. Это взаимообогащение и взаи­мопроникновение мер, с одной стороны, вызывалось, а с дру­гой — способствовало развитию товарообмена между странами.

В целом степень развития измерений соответствовала уров­ню развития цивилизации, хотя науке известны поразительные примеры, объяснение которым не найдено до сих пор. Так, ка­лендарь индейцев Майя более пяти тысяч лет назад определил продолжительность солнечного года равной 365,242 суток. Уточнения, сделанные сегодня при современном уровне техни­ки, дают расхождение в 17,28 секунды.

При последующем развитии ремесел и торговли меры стали возникать повсеместно и стихийно, хотя вплоть до XIV в. изме­рения в основном ограничивались измерениями времени, гео­метрических размеров и массы. В XIV—XVI вв. начался бурный расцвет ремесел, наук, искусств, архитектуры. Вместе с развити­ем науки появляется необходимость в измерении разного рода вновь открытых величин. Так, в XVII в. появились барометры для измерения давления воздуха, гигрометры для определения его влажности, термометры для измерения температуры, мано­метры для измерения давления воды, в XVIII в. — динамометры для измерения силы, калориметры для измерения количества теплоты, начали производиться измерения некоторых световых величин. В связи с изобретением паровых машин и распростра­нением механических двигателей возникли понятия о работе и мощности, появились единицы для их измерения: пудофут, ло­шадиная сила.

В середине XIX в. начали измерять электрические величины, получили дальнейшее развитие световые измерения. В конце XIX и начале XX в. были открыты новые физические явления, в связи с чем появились новые виды измерений: рентгеновское излучение, радиоактивность.

Расширение сферы действия измерений сопровождалось по­вышением их точности. При решении вопроса о точности измерений, будь то научный эксперимент, производство или любой другой род деятельности человека, следует всегда помнить, что, чем точнее выполнено измерение, тем лучше. Повышение точ­ности измерений в любой сфере производства автоматически приводит к повышению качества продукции, т.е. дает реальный экономический эффект. По мере развития производства требо­вания к точности измерений постоянно растут. Когда Ползунов создавал первую паровую машину, он измерял зазоры в ней ека­терининским пятаком толщиной в 6 мм. Джеймс Уатт в письме к одному из своих друзей с гордостью сообщал, что в его маши­не между поршнем и цилиндром «нельзя просунуть даже ма­ленький палец», а современные прецизионные станки позволя­ют обрабатывать детали средних размеров с точностью до 0,2— 0,3 мкм и выше. Такой допуск приблизительно в 200—250 раз меньше толщины человеческого волоса. В последние годы точ­ность измерений в станкостроении повышалась каждые 10 лет примерно в 10 раз. Точность измерений многих параметров тех­нологических процессов имеет весьма высокую стоимость. На­пример, погрешность измерения теплоты, образуемой при сго­рании топлива на тепловых электростанциях, всего лишь в 0,3% эквивалентна потере почти 600 тыс. т нефти, 270 млн м3 при­родного газа, 1 600 000 т угля в стране в год. Из-за отсутствия на железных дорогах автоматических весов для взвешивания ва­гонов на ходу приходится расцеплять и сцеплять вагоны, совер­шать маневровые работы. На взвешивание подвижного состава затрачивается в год до 60 000 000 вагоно-часов и около 3 000 000 локомотиво-часов. Ежедневно на транспорте производится 170 000 взвешиваний. Кроме того, повышение точности измере­ний в таких областях, как здравоохранение, охрана безопасности труда, экология, социология и др., дает эффект, который часто не поддается денежному выражению.

В настоящее время измерения пронизывают все стороны жизни человека: его быт и производственную деятельность. Со­временный мир — мир, основанный на информации, заметную часть которой, а особенно в таких областях, как материальное производство, наука, транспорт, торговля и др., представляет со­бой измерительная информация, получаемая на основе примене­ния специальных устройств, называемых средствами измерений. Потребность в информации потребовала создания огромного ко­личества средств измерений, применяемых в самых различных условиях. Только в России используются порядка 1,5 млрд средств измерений. Поэтому во многом нашу действительность определяют состояние и качество развернутой системы изме­рений и получаемой с ее помощью информации. Причем к ка­честву измерений, их быстроте, форме представления результа­тов предъявляются все более высокие требования. Необычайно увеличивается число измеряемых величин, расширяются диа­пазоны измерений, повышается точность получаемых результа­тов. Так, достигнутый диапазон измерений линейных размеров — от 1СГ10 м до 1017 м, температур — от 0,5 К до 106 К, электриче­ского тока — от 10~16 А до 104 А и т.д.

В современном производстве измерения играют все более и более заметную роль, поскольку оно освобождается от участия человека, технологические процессы управляются на основе измерительной информации. Например, при изготовлении авиационных двигателей выполняют более 100 тыс. различных операций, почти половина из которых — контрольные. В це­лом, по различным оценкам, в нашей стране производится от 50 до 200 млрд измерений ежедневно, они являются основой про­фессиональной деятельности более 4 млн человек, а доля затрат на их проведение достигает в некоторых отраслях 50—80%. За­траты на измерения в России в 2004 г. составили 3,8% от вало­вого внутреннего продукта (ВВП), этого с точки зрения совре­менных требований недостаточно, так как в развитых странах доля затрат на измерения достигает 9—12% ВВП.

Уровень развития средств измерений определяет не только прогресс традиционных областей экономики и естественных наук. Измерения и методы их проведения все больше вторгают­ся в те сферы (социология, физиология и др.), которые до не­давнего времени считались недоступными для получения изме­рительной информации и контроля. Создание развитой системы измерений, ее совершенствование и эффективное использова­ние невозможны без соответствующих предпосылок. Прежде всего, уровень системы измерений определяется степенью и темпами развития экономики, которые задают потребность в измерениях и создают финансовую и техническую возможности ее обеспечения. Поэтому уровень и качество измерений в стране не являются абсолютными, а соответствуют решаемым в эконо­мике задачам и достигнутому техническому уровню. Затраты на достижение необходимого уровня велики. Так, еще в 1960-е годы в США общая стоимость используемых средств измерений в ценах того времени составляла около 50 млрд долл., а на их со­вершенствование ежегодно расходовалось до 8 млрд долл. [3].

Расширение сферы применения измерений требует созда­ния все новых и новых средств измерения, базирующихся на использовании открытий и достижений науки. В свою очередь, применение средств измерений в последующих физических, химических и других исследованиях приводит к новым науч­ным успехам. Взаимопроникновение науки и измерительной техники — основа научно-технического прогресса. Именно этим объясняется то бурное развитие работ в области измери­тельной техники, которое наблюдается во всем мире.

Таким образом, измерения в современном мире стали соци­ально значимой сферой деятельности и во многом определяют уровень развития производительных сил и научно-технического прогресса. Если рассмотреть основные, магистральные направ­ления применения средств измерений, то можно выделить сфе­ру учета количественных показателей, сферу контроля техноло­гических параметров, сферу определения показателей свойств и качества продукции и сферу измерения характеристик и показа­телей новых веществ, материалов и изделий или характеристик и показателей, определяемых на новых уровнях точности.

Как уже отмечалось выше, современный мир отличает нали­чие и постоянное расширение измерительной сети, т.е. огром­ной совокупности средств измерений, вырабатывающей и по­требляющей измерительную информацию. Чтобы представить такую сеть, необходимо прежде всего ответить на вопрос: что такое средство измерения.

 

♦ Средство измерения — техническое средство (или комплекс техни­ческих средств), предназначенное для измерений, имеющее нормиро­ванные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины, размер которой принимает­ся неизменным в течение известного интервала времени. ♦

 

Характерными особенностями средства измерения являют­ся, таким образом, его искусственное, рукотворное происхожде­ние, специальное предназначение, наличие установленных спе­циальных, метрологических характеристик, ограниченных (нор­мированных) по величине и остающихся в рамках допустимых значений неизменными в течение некоторого интервала време­ни. Так как в настоящее время известно достаточно большое количество физических величин, то соответственно в эксплуата­ции находится, как уже отмечалось выше, огромное количество средств измерений. Их совокупность получила название техни­ческой базы измерений.

Средства измерений, находящиеся в эксплуатации, образу­ют основу измерительной мировой сети. Однако любая сеть безжизненна, если отсутствуют регламенты, определяющие ее функционирование. Учитывая разнородный состав системы измерений, необходим весьма обширный свод регламентов раз­личного уровня. Действительно, как и в любой системе, долж­ны быть регламентированы вопросы, имеющие общий харак­тер, и вопросы локальные, их взаимосвязь и взаимоподчинен­ность и т.д. Иначе говоря, учитывая специфику системы изме­рений, ее нормальное функционирование в международном масштабе должно обеспечиваться сводом унифицированных правил различного уровня (от законов до рекомендаций), или нормативно-правовой базой.

Нормативно-правовая база необходима для регулирования взаимоотношений между субъектами права. В данном случае субъектами права выступают собственники средств измерений и потребители измерительной информации, т.е. государство, предприятия различных форм собственности и физические ли­ца. Реализация нормативно-правовой базы системы измерений невозможна без установления субъектов этой системы, их прав и обязанностей. Субъекты нормативно-правового регулирования в области выработки и потребления измерительной информации представляют собой организационную базу, «узлы» мировой изме­рительной сети.

Итак, имеется система, основанная на организационной, правовой и технической базах, задачи которой лежат в сфере учета продукции, контроля и регулирования технологических процессов, получения информации о новых веществах и мате­риалах, повышения качества информации, расширения ее но­менклатуры и т.п. Естественно, что объединяющая эту систему деятельность должна иметь общую цель — получение достовер­ной, т.е. не вызывающей сомнения измерительной информации.

Основным показателем достоверности измерительной инфор­мации является ее точность. Но точность не может быть абсо­лютной: различают точность, достаточную для решения конкрет­ной задачи, и максимально достижимую точность. В этом отношении достоверность можно понимать только в привязке к кон­кретной задаче. Для решения одних задач достаточной является точность невысокого уровня, в то время как для других требуется получение более точной информации. Кроме показателя точно­сти достоверность информации определяется возможностью и результатами ее проверки в других условиях другими людьми и на другом оборудовании. Другими словами, речь идет о воспроиз­водимости результатов измерений и возможности их сопостав­ления и использования в различных сферах, что невозможно без унификации структуры измерительной информации и ме­тодов ее получения или, как принято говорить, обеспечения единства измерений.

Все перечисленные задачи решает отрасль науки, получившая исторически название «метрология». Самое' короткое историче­ское определение метрологии как науки об измерениях представ­ляет собой практически дословный перевод с греческого. С точки зрения задач, стоящих перед метрологией на современном этапе, такое определение не может быть признано полным.

 

♦ Поэтому в современном понимании метрология — не только наука об измерениях, но и наука, которая определяет методы их унификации, обеспечения единства в национальном и междуна­родном масштабах. ♦

 

Задача обеспечения единства измерений не нова. Она стоит на повестке дня с того момента, когда, собственно, и начались измерения. При этом единство измерений на ранних этапах по­нималось как единообразие используемых мер. В России одним из первых упоминаний о попытке ввести единую систему мер является Устав князя Владимира (996) о десятинах, судах и лю­дях церковных, в соответствии с которым вводился надзор за мерами и весами. Надзор поручался церковной власти (еписко­пам), и устанавливалась ответственность за нарушения установ­ленных мер. Эта система постоянно расширялась и совершенст­вовалась. Известны документы от 1134—1135, 1406, 1550 гг. и т.д. Интересно то обстоятельство, что установление единой сис­темы мер поручалось церкви, проводилось параллельно с уста­новлением единой религии, укреплением и централизацией го­сударственной власти, развитием экономики и преодолением раздробленности страны. Характерно в этом смысле высказыва­ние опричника Генриха Штадена о результатах правления Ивана Грозного, при котором был сделан один из решающих шагов к объединению Руси: «Нынешний великий князь достиг того, что по всей Русской земле, по всей державе — одна вера, один вес, одна мера». Функция создания и поддержания единой системы мер, весов или, говоря современным языком, обеспечения един­ства измерений в стране — одна из важнейших функций любого государства. В сложные моменты развития экономики, когда необходимо осуществлять ускоренную перестройку промышлен­ности, эта функция приобретает особое значение, так как от состояния системы измерений во многом зависит решение про­блемы качества продукции и интенсификации производства. Так, в СССР в период ускоренной индустриализации вопросы обеспечения единства измерений для их успешного решения были переданы в ведение Народного комиссариата внутренних дел (1936). Сегодня столь крутые меры по поддержанию единст­ва измерений не требуются, но все же единство измерений — сфера, базирующаяся на четком установлении и соблюдении специальных метрологических норм и правил. Для решения за­дач по обеспечению единства измерений в России действует Го­сударственная система обеспечения единства измерений (ГСИ).

Итак, предмет метрологии — измерения, цель метрологии — обеспечение единства измерений и получение количественной измерительной информации об окружающем нас мире с требуе­мой точностью. Задачи, стоящие перед метрологией, можно раз­делить на две большие группы:

(1)  задачи, вытекающие из необходимости совершенствова­ния процедуры измерений;

(2)  задачи, определяемые необходимостью их практического повседневного проведения на достаточном и общеприня­том уровне.

В соответствии с этим метрологию принято подразделять на теоретическую и практическую. В задачи теоретической метроло­гии входят вопросы совершенствования общей и прикладной тео­рии измерений, теории построения систем единиц и шкал, их воспроизведения и передачи средствам измерений, теории по­грешностей, принципов оптимизации системы обеспечения един­ства измерений и систем показателей качества продукции и т.п.

Задачи практической метрологии достаточно полно и ясно сформулированы в документах ГСИ. Эта система установила также методы и технологию решения задач практической метро­логии. В этом разделе рассматриваются вопросы практической метрологии, имеющие общепрофессиональное значение.

 

2.2. Основные термины и определения в области метрологии

 

Термины и определения играют в обеспечении единства из­мерений важную роль, так как единство терминологии свиде­тельствует об одинаковом подходе и понимании задач измери­тельного контроля качества продукции, характеристик процес­сов, объектов и т.д. В связи с этим международные и нацио­нальные метрологические организации разрабатывают и вне­дряют с той или иной степенью обязательности использования определения основных положений метрологии (Например, VIM—93 «Международный словарь основных и общих терминов в метрологии»; РМГ 29—99 «ГСИ. Метрология. Основные тер­мины и определения»). Наиболее распространенная форма до­кументов, устанавливающих единую терминологическую и по­нятийную базу в области обеспечения единства измерений, — рекомендации, которые становятся обязательными при их при­нятии в рамках той или иной фирменной или региональной системы качества. В России термины и понятия в области обес­печения единства Измерений содержатся в документах различ­ного ранга:

•  федеральных законах — Закон РФ «Об обеспечении един­ства измерений»;

•  государственных (национальных)  стандартах —  ГОСТ Р 8.000—2000 «ГСИ. Основные положения», ГОСТ 8.567—99 «ГСИ. Измерения времени и частоты. Термины и определения», ГОСТ 20906—75 «ГСИ. Средства измерений маг­нитных величин. Термины и определения» и др.;

• метрологических    правилах    и    рекомендациях    —    ПР 50.2.006—94 «ГСИ. Поверка средств измерений. Организа­ция и порядок проведения», РМГ 29—99 «ГСИ. Метроло­гия. Основные термины и определения» и др.;

•  методиках и рекомендациях метрологических институтов — МИ 2365—96 «ГСИ. Шкалы измерений. Основные положе­ния, термины и определения» и т.п.

Столь обширный перечень документов, устанавливающих терминологию и понятия в области обеспечения единства изме­рений, объясняется как минимум тремя причинами:

(1) большим разнообразием сфер применения измерительного контроля, затрудняющим разработку единого документа;

(2)  быстрым нарастанием количества терминов и понятий в каждой сфере применения измерительного контроля;

(3)  изменением структуры нормативных документов в стране в связи с реформой экономики.

Часто термины, используемые в практической деятельности метрологов, «не совсем совпадают». Это несовпадение тем серь­езнее, чем менее официален, «узаконен» источник информации. Поэтому в метрологической практике, как правило, при приня­тии какой-либо терминологической базы исходят из наличия ка­кого-либо документа, в наибольшей степени решающего данную проблему. Естественно, что на сегодня наиболее общим и специ­фицированным документом в области терминов и определений в системе ГСИ является РМГ 29—99. Рассмотрим некоторые, наи­более общие и часто употребляемые термины, которые будут ис­пользованы при рассмотрении вопросов настоящей главы.

Несколько слов об измеримости вообще. Разговор на эту те­му, включая критический анализ положений п. 7.6 «Управление устройствами для мониторинга и измерений» ГОСТ Р ИСО 9001—2001, был начат в [2], где внимание читателей обращалось на то что отдельные требования п. 7.6 являются не только неоп­ределенными, но и вводящими в заблуждение и даже ошибоч­ными с позиции Закона РФ «Об обеспечении единства измере­ний» и нормативных документов ГСИ.

Основной недостаток ГОСТ Р ИСО 9001—2001 в части рас­сматриваемой проблемы — двоякое понимание термина «изме­рение». С одной стороны, измерения, согласно п. 7.6 ГОСТ Р ИСО 9001—2001, проводятся с использованием измерительного оборудования, обладающего метрологическими характеристи­ками. Эта позиция подтверждается положениями МС ИСО 10012:2003 и близка к содержанию термина «измерение», при­веденному в Законе РФ «Об обеспечении единства измерений» и нормативных документах ГСИ.

♦ Измерение — совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспе­чивающих нахождение соотношения (в явном или неявном виде) , измеряемой величины с ее единицей и получение значения этой '    величины. ♦

 

С другой стороны, согласно ГОСТ Р ИСО 9000—2001,

 

♦ Измерение — совокупность операций для установления значения величины. ♦

 

В этом случае под результатом измерения можно понимать не только результат измерения, полученный с помощью измери­тельного оборудования, но и результат расчета по математиче­ским формулам, и результат оценки, причем выраженный в лю­бом виде, например в виде баллов или значений лингвистиче­ских переменных («хорошо», «отлично», «удовлетворительно», «плохо» и т.д.) [1J.

 

♦  Измерение физической величины — совокупность операций по применению технических средств, хранящих единицу физической величины, обеспечивающая нахождение соотношения (в явном или неявном виде) измеряемой величины с ее единицей и получение значения этой величины. ♦

 

Следует обратить внимание на несколько аспектов приве­денного определения. Во-первых, речь идет о «совокупности» операций, т.е. для проведения измерения необходимо иметь описание определенной последовательности действий, приво­дящих к получению результата — значения измеряемой величи­ны. Эта совокупность представляется, как правило, в виде мето­дики выполнения измерений (МВИ).

 

♦   Методика выполнения измерений — это установленная сово­купность операций и правил при измерении, выполнение которых обеспечивает получение результатов измерений с гарантированной точностью в соответствии с принятым методом. ♦

 

«Гарантированная» точность обеспечивается проведением специальных процедур, входящих, как уже отмечалось выше, в сферу государственного метрологического контроля и надзора, — метрологической аттестации и метрологической экспертизы.

 

♦  Метрологическая аттестация МВИ — установление и подтвер­ждение соответствия МВИ предъявляемым к ней метрологическим требованиям с целью определения возможности проведения изме­рений с погрешностью, не превышающей указанную в МВИ. ♦

 

♦  Метрологическая экспертиза МВИ — анализ и оценка правиль­ности выбора метода и средств измерений, операций и правил про­ведения самих измерений и обработки их результатов. ♦

 

Метрологическую экспертизу и аттестацию МВИ проводят, как правило, в государственных научных метрологических цен­трах (ГНМЦ) соответствующего профиля либо в метрологические   службы   которых   соответствующим   образом аккредитованы Ростехрегулированием.

 

Возвращаясь к определению «измерение», заметим, что, во-вторых, в нем указывается на применение технических средств, хранящих единицу физической величины. Технические средст­ва, применяемые для измерений, называются средствами изме­рений (СИ).

 

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

 

В этом определении представлено достаточно много призна­ков средства измерений. Прежде всего СИ — технические сред­ства, т.е. части человеческого тела (локоть, например) или ка­кие-либо организмы (например, попугаи) для целей измерений не применимы.

Вторая важная особенность — техническое средство должно быть предназначено для измерений. Очевидно, что технические средства, имеющие другое предназначение (утюг, например), для целей измерения применены быть также не могут, так как сред­ство измерений в соответствии с приведенным определением должно иметь нормированные метрологические характеристики.

 

♦  Метрологической характеристикой средства измерений называется характеристика одного из свойств средства измерений, влияю­щая на результат измерений и на его погрешность. ♦

 

Конечно, каждое средство измерений имеет достаточно мно­го свойств. Принято для каждого типа средств измерений уста­навливать совокупность метрологических характеристик, кото­рые в этом случае получают название нормированных. Метроло­гические характеристики средства измерений, определенные экспериментально, называются действительными.

Третьей отличительной чертой средства измерений является то, что это техническое устройство должно быть сконструирова­но таким образом, чтобы при воздействии на него соответст­вующей физической величины реакция СИ была пропорцио­нальна определенному количеству единиц, установленных для этой величины. Последнее возможно, если СИ воспроизводит и хранит единицу измеряемой величины. Если рассматривать это определение применительно к шкалам измерений, то, наверное, можно говорить о том, что средство измерений хранит и вос­производит какой-либо участок или точку шкалы. В этом случае при воздействии на СИ измеряемой величины (необязательно физической) реакция СИ должна давать однозначное сопостав­ление величины со шкалой или ее точкой.

Четвертая особенность рассматриваемого определения со­стоит в том, что для любого средства измерений его погреш­ность должна быть установлена.

 

♦  Погрешность средства измерений — это разность между показа­нием средства измерений и истинным (действительным) значением измеряемой величины. ♦

 

♦  Истинное значение физической величины — значение, которое идеальным образом характеризует в качественном и количествен­ном отношении соответствующую физическую величину. ♦

 

Истинное значение — идеализированное понятие, не при­годное для практических целей, так как оно может быть получе­но только в результате бесконечно большого числа измерений по абсолютно совершенной методике с применением абсолютно совершенного СИ. Для практических целей используется другое понятие.

 

♦  Действительное значение — значение физической величины, по­лученное экспериментальным путем и настолько близкое к истин­ному значению, что в поставленной измерительной задаче может быть использовано вместо него. ♦

 

Погрешность средства измерений, как правило, задается диапазоном допустимых значений для всех экземпляров СИ данного типа.

 

♦  Типом СИ называется вся совокупность средств измерений одно­го и того же назначения, основанных на одном и том же принципе действия, имеющих одинаковую конструкцию и изготовленных по одной и той же технической документации. ♦

 

Границы этого диапазона называются пределами допускае­мой погрешности СИ.

 

♦  Предел допускаемой погрешности СИ — наибольшее значение погрешности   средств   измерений,   устанавливаемое   нормативным документом для данного типа СИ, при котором оно еще признается годным к применению. ♦

 

Пригодность СИ к применению устанавливается проведени­ем специальной процедуры — поверки СИ.

 

♦  Поверка СИ — установление органом метрологической службы (или другим официально уполномоченным органом, организацией) пригодности  СИ  к применению  на основании  экспериментально определяемых метрологических характеристик и подтверждения их соответствия установленным обязательным требованиям. ♦

 

При поверке устанавливается факт нахождения действитель­ной погрешности СИ внутри пределов допускаемой погрешно­сти. Естественно, что погрешность СИ не может оставаться не­изменной по времени. Динамика ее изменения обусловлена ус­ловиями эксплуатации СИ, но все же в течение определенного промежутка времени она не превышает значений, установлен­ных в качестве пределов. Величина этих отрезков времени уста­навливается в нормативной документации и определяется как межповерочные интервалы, в течение которых СИ может экс­плуатироваться в соответствии с назначением и приписанными ему метрологическими характеристиками. В течение межпове­рочного интервала метрологические характеристики СИ прини­маются равными нормированным значениям.

Таким образом, в эксплуатации должны находиться только метрологически исправные средства измерений, т.е. средства измерений, у которых все нормируемые метрологические харак­теристики соответствуют установленным требованиям. Факт соответствия устанавливается поверкой СИ. Поверка СИ прово­дится по установленной методике, которая характеризуется по­грешностью передачи размера единицы.

 

♦  Передача размера единицы — это приведение размера единицы физической величины, хранимой поверяемым средством измерений, к размеру единицы, воспроизводимой или хранимой эталоном. ♦

 

♦  Эталон единицы физической величины — это средство измере­ний (или комплекс средств измерений), предназначенное для вос­произведения и  (или)  хранения единицы и передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений и утвер­жденное в качестве эталона в установленном порядке. ♦

 

♦  Поверочная схема для средств измерений — нормативный доку­мент,   устанавливающий   соподчинение   средств   измерений,   участ­вующих в передаче размера единицы от эталона рабочим средствам измерений с указанием методов и погрешности при передаче. ♦

 

Высший ранг поверочных схем представляют собой государ­ственные поверочные схемы, распространяющиеся на все СИ данной физической величины, имеющиеся в стране. Низший ранг поверочных схем — локальные поверочные схемы, распро­страняющиеся на средства измерений данной физической вели­чины, применяемые в регионе, ведомстве или на отдельном предприятии. Метрологические характеристики средств измере­ний, эксплуатирующихся вне сферы действия государственного метрологического контроля и надзора, могут определяться по­веркой или калибровкой.

 

♦ Калибровка СИ представляет собой совокупность операций, ус­танавливающих соотношение между значением величины, полу­ченным с помощью данного СИ, и соответствующим значением ве­личины, определенным с помощью эталона с целью определения действительных метрологических характеристик этого СИ. ♦

 

В результате проведения измерений получают значение из­меряемой физической величины, которое представляет собой выражение ее размера в виде некоторого числа принятых для нее и хранящихся (воспроизводимых) в средстве измерений единиц той же физической величины.

 

2.3. Единицы величин  и системы единиц

 

Вопрос определения единиц величин и установления единых и всеобщих правил их использования имеет для обеспечения единства измерений первостепенное значение — это краеуголь­ный камень и основа единства измерений. Словарь СИ. Ожегова определяет величину как размер, объем, протяженность предме­та или, в общем случае, как то, что можно измерить, исчислить, т.е. величина — это одно из свойств чего-либо, которое можно отделить от остальных свойств и оценить тем или иным спосо­бом, в том числе и количественно. В метрологии в основном имеют дело с физическими величинами.

 

♦ Физическая величина — это свойство, общее в качественном от­ношении для множества объектов, физических систем или их со­стояний и происходящих в них процессов, но индивидуальное в количественном отношении для каждого из них. ♦

 

Процесс измерения начинается с выделения среди множест­ва свойств объекта измеряемого свойства.

Именно это обстоятельство во многом определяет принцип действия и конструкцию средства измерений. Чтобы найти ко­личественное значение измеряемой физической величины, ис­пользуются единицы физических величин.

 

♦ Единицы физических величин — физические величины фикси­рованного размера, которым присвоено числовое значение, равное единице, применяемые для количественного выражения однород­ных с ними физических величин. ♦

 

Таким образом, для получения количественной измеритель­ной информации необходимо определить физическую величину, суметь выделить ее среди других физических величин, характе­ризующих данный объект измерения, и установить ее соотно­шение (сравнить) с такой же по природе физической величи­ной, размер которой принят за единицу. Чем больше человек узнает об окружающем его мире, тем большее количество физи­ческих величин используется им для описания свойств окру­жающих его предметов, процессов и т.п. Соответственно тем большее количество единиц необходимо для получения измери­тельной информации. Необходимость в единицах измеряемых величин возникла с момента зарождения измерений.

Поначалу единицы величин понимались как единицы изме­рений, в качестве которых применялись меры, т.е. овеществлен­ные единицы измерения. Взаимосвязь между мерами устанавли­валась на минимально необходимом для практических целей уровне. Феодальная государственная раздробленность, языко­вые, климатические различия, специфика экономического укла­да способствовали установлению различных единиц и мер одних и тех же физических величин. Так, известны несколько сотен мер единицы длины — фута и массы — фунта.

В России до сих пор используется выражение «длинный как коломенская верста», связано это с тем обстоятельством, что в Коломне как в удельном феодальном государстве мера длины была больше, чем на остальной территории Руси. Однако слиш­ком больших проблем такое разнообразие до некоторых пор не доставляло, что обусловлено небольшим ассортиментом товаров и нерегулярным и достаточно вялым товарообменом. Эта ситуа­ция вполне устраивала правящую элиту того времени, но ста­новление централизованной власти неизбежно потребовало введения и применения единых на территории государства мер. Известна Грамота на Двину о новых печатных мерах и осьми­нах, датированная 21 декабря 1550 г. (Двинская грамота), кото­рой предписывалось создание первых образцовых печатных (орлёных) мер объема для сыпучих тел — медных осьмин, которые следовало хранить централизованно в приказах Московского государства. С них надлежало изготовить деревянные копии и, заклеймив их, разослать по уездам для городских померщиков и торговцев «всякое жито мерити».

С развитием производства товаров, последовавшим вслед за промышленной революцией, количество измеряемых физиче­ских величин, а соответственно и количество их единиц и мер, стало стремительно возрастать. На первые роли в управлении государствами выходили представители нарождавшейся буржуа­зии. Любое препятствие в товарообмене и интенсификации производства устранялось. Одним из наиболее значимых пре­пятствий был недостаток рабочей силы и разнородность приме­няемых единиц и мер. Поэтому освобождение от феодальной зависимости, давшее мощнейший толчок в развитии товарооб­мена, и создание единой системы единиц и мер по времени практически совпадают.

В 1790 г. в Национальное собрание Франции было внесено предложение о создании новой системы мер, «основанной на неизменном прототипе, взятом из природы, с тем чтобы ее могли принять все нации». Комиссия Французской Академии наук предложила считать единицей длины одну десятимилли­онную часть четверти земного меридиана, проходящего через Париж. В 1791 г. Национальное собрание узаконило эту еди­ницу, получившую название метр.

С 1792 по 1799 г. под руководством французских астрономов Деламбра и Мешена были выполнены точные измерения длины Дуги меридиана и изготовлен в качестве эталона метра платино­вый стержень прямоугольного сечения. За единицу массы была принята масса одного кубического дециметра чистой воды при температуре наибольшей плотности (+4°С) и названа килограм­мом. Эталон килограмма был изготовлен в виде платинового ци­линдра. В 1799 г. образцы метра и килограмма были сданы на хранение в архив Французской республики и получили название архивного метра и архивного килограмма.

В 1875 г. представители 17 государств подписали Метриче­скую конвенцию, согласно которой они обязались содержать Международное бюро мер и весов (МБМВ), осуществляющее свою деятельность под наблюдением и руководством Междуна­родного комитета мер и весов, в свою очередь подчиняющегося Генеральной конференции по мерам и весам. Этим были зало­жены основы унификации мер в международном масштабе, что является одним из краеугольных положений обеспечения един­ства измерений. МБМВ было поручено хранение, сличение и поверка новых международных прототипов метра и килограмма, периодическое сличение национальных эталонов с международ­ными, сличение с новыми прототипами основных эталонов не­метрических мер, применяемых в разных странах.

В 1899 г. были закончены работы по изготовлению образцов метра и килограмма, и в том же году I Генеральная конференция мер и весов в Париже утвердила в качестве международных про­тотипов вновь изготовленные образцы, размеры которых совпа­дали с размерами архивных образцов. Образцы метра были изго­товлены из бруска платиноиридиевого сплава (90% платины и 10% иридия) и имели поперечное сечение в форме буквы X, впи­санной в квадрат со стороной 20 мм. На обоих концах бруска на отполированных участках на расстоянии 0,5 мм один от друго­го нанесены три штриха. Перпендикулярно к этим штрихам, вдоль оси бруска, нанесены два штриха с расстоянием между ними 0,2 мм. Поверхности, на которых нанесены штрихи, сов­падают с нейтральной плоскостью. Х-образная форма оказывает большое сопротивление изгибу. При возможном изгибе бруска за счет расположения штрихов на нейтральной плоскости расстоя­ние между ними подвергается наименьшим искажениям. Размер метра был принят равным расстоянию между серединами средних штрихов при температуре тающего льда.

Международным прототипом килограмма был признан платино-иридиевый цилиндр, высота и диаметр которого рав­ны 39 мм. Было изготовлено 34 образца метра и 43 образца килограмма. После установления международных прототипов метра и килограмма Генеральная конференция распределила остальные образцы по жребию между государствами, подпи­савшими Метрическую конвенцию. Россия получила два об­разца метра (№ 28 и № 11) и два образца килограмма (№ 12 и № 26). Таким образом, в 1899 г., спустя 100 лет после утверждения архивных метра и килограмма, было завершено окон­чательное установление метрических мер и принятие их в ка­честве международных. Это событие имело огромное полити­ческое, экономическое и научное значение. Первая метриче­ская система опиралась на четыре единицы: длины — метр, массы — килограмм, площади — метр квадратный, объема — метр кубический. Позднее добавились единица времени — се­кунда и единица температуры — градусы Цельсия и Кельвина.

Главным достижением Метрической системы было то, что впервые была предложена именно система единиц, в основе ко­торой лежали незыблемые физические величины, введено про­стое и доступное получение кратных (больших) и дольных (ма­лых) единиц путем деления или умножения на 10 основных, впервые была достигнута международная договоренность о вве­дении единых мер. Последнее обстоятельство особенно важно, так как требует от участников системы существенной пере­стройки структуры национальных, сложившихся, привычных единиц и мер. Это связано к тому же и с большими финансо­выми затратами. России после подписания в 1918 г. декрета Со­ветского правительства о переходе на метрическую систему по­требовалось 15 лет для его осуществления. Одних только гирь было заменено около 115 млн штук.

И все же самым важным с научной точки зрения был пере­ход в период между 1791 и 1875 гг. от разработки систем мер к разработке систем единиц физических величин. Любая система мер основана на материальных незыблемых предметах, точность воспроизведения которыми соответствующего размера физиче­ской величины может совершенствоваться только за счет харак­теристик используемых при исследовании конкретного образца средств измерений, и в этом отношении система мер мертва. Система единиц физических величин оперирует универсальны­ми физическими характеристиками, позволяет совершенствовать и модернизировать по мере развития науки и техники саму сис­тему и ее составляющие. Этот переход не был одномоментным.

В 1832 г. немецкий ученый К.Ф. Гаусс предложил первую систему единиц — «абсолютную», основанную на трех основных единицах — миллиметре, миллиграмме и секунде. Система предлагалась не на основе материальных образцов, а на основе виртуальных представлений. В 1881 г. система Гаусса была усо­вершенствована   на   основе   единиц   сантиметр-грамм-секунда (система СГС), представлявших большие преимущества для ре­шения практических задач. Система Гаусса, а затем система СГС создавались исходя не из наличия образцов мер, прини­маемых за эталоны, а из необходимости установления мини­мального числа взаимонезависимых основных единиц, комби­нация которых позволяет получить любую другую единицу, на­зываемую производной.

Так как теоретически решить задачу нахождения основных единиц можно только на основе анализа уже существующего состояния измерений и лишь прогнозируя перспективы разви­тия, то ввиду ее сложности системы первоначально базирова­лись на анализе измерений в какой-либо конкретной области техники. Так, физика ориентировалась на систему СГС, тепло­техника — на системы СГС и метрическую и т.д. Снова вопросы унификации единиц измерений вышли на первый план, уже не территориальные или межгосударственные барьеры препятство­вали техническому и научному прогрессу, а отраслевые. Для вы­ражения результатов измерений использовалось до 10 единиц силы, 30 — работы и энергии. Однако появление большого ко­личества систем единиц, базирующихся на различном количест­ве различных по природе единиц, позволило обобщить опыт их создания и разработать обобщающую интегральную систему еди­ниц, вобравшую в себя весь опыт мировой практики измерений различных физических величин. В 1960 г. XI Генеральной конфе­ренцией по мерам и весам принята Международная система еди­ниц (Le Systeme international d'unites — сокращенно — SI). Меж­дународная система включает в себя наибольшее количество ос­новных единиц среди всех известных систем (семь) и охватывает большую часть измерений.

 

2.4. Международная система единиц

 

В России (тогда СССР) Международная система единиц вве­дена с 1961 г. В настоящее время применение единиц для выра­жения результатов измерений регламентировано положениями ГОСТ 8.417—2002. Стандарт не устанавливает единиц величин, оцениваемых по условным шкалам (например, шкала твердости, светочувствительности и т.д.), единиц количества продукции и обозначения единиц для печатающих устройств с ограниченным набором знаков.  Международная система состоит из семи основных единиц и около 100 производных, некоторые из них по­лучили специальные наименования и называются именованны­ми. В число основных входят следующие единицы.

(1)  Единица длины — метр. Метр есть длина пути, проходи­мого светом в вакууме за интервал времени 1/299792458 секунды. Отказаться от эталона, установленного в 1899 г. I Генеральной конференцией мер и весов, пришлось в 1960 г.  в связи с тем,  что относительная погрешность эталона (около 1,10-7) не удовлетворяла требованиям на­учно-технического прогресса и высказывались сомнения в постоянстве размеров эталона из-за явлений перекри­сталлизации материала. В соответствии с этим определе­нием скорость света в вакууме постулирована на между­народном уровне как точно равная 299792458 м/с. Это определение не базируется на длине земного меридиана, а на более стабильных явлениях. Оно более устойчиво во времени, легко воспроизводится, технологичнее для сли­чений.   Отпала  опасность  физической  утраты   эталона. Сам эталон представляет собой довольно сложную сово­купность технических устройств и методов их использо­вания, так как метр с их помощью определяется косвен­ным путем. В основу эталона положены радиооптические частотные мосты (РОЧМ), состоящие из радиотехниче­ских генераторов и лазеров с умножителями частоты ме­жду ними. РОЧМ позволяет определять значения частот стабилизированных лазеров с очень низкими значениями погрешности.  Зная частоты лазеров,  вычисляют длины волн их излучения и с помощью оптических интерферо­метров аттестуют и поверяют различные длины. В резуль­тате такой технологии эталон метра России имеет сред­нее квадратическое отклонение (СКО) не более 2,10-10 и неисключенную систематическую погрешность (НСП) не более 1,10-9.

(2)  Единица массы — килограмм.  Килограмм есть единица массы, равная  массе международного прототипа кило­грамма (обращаем внимание читателя: не равная массе воды в ... и т.д.!). Эталон массы установлен еще в 1899 г. I Генеральной конференцией мер и весов, не связан ни с физическими постоянными, ни с какими-либо природ­ными явлениями. Ситуация с эталоном килограмма зеркальна по отношению к ситуации с его ровесником — эталоном метра. Не удается создать эталон массы, кото­рый бы превзошел по точности физический эталон (платино-иридиевую гирю), устранил опасность износа и со­ответственно потери точности эталона, его утраты, облег­чил процедуру сличения и т.д. Современный эталон мас­сы — это гиря, изготовленная более 100 лет назад! Единица времени — секунда. Секунда есть время, равное 9192631770 периодам излучения, соответствующего пере­ходу (F = 4, т = 0) и (F = 3, т = 0) между двумя сверх­тонкими уровнями основного состояния атома цезия-133. Такое определение единицы времени полностью устраи­вает измерение временных интервалов. Абсолютное вре­мя необратимо, оно только возрастает, для его измерения используются единицы, большие по величине, чем се­кунда (минута, час, сутки и т.д.). Эти единицы не отно­сятся к системным, что является определенным изъяном. На основе определения единицы времени разработаны различные конструкции устройств: цезиевые реперы (эталоны) частоты с погрешностью не более 1,10 -13; во­дородные генераторы частоты, долговременная неста­бильность которой не превышает 1,10-14; системы фор­мирования сеток эталонных частот, эталонных интерва­лов времени; система внешних сличений с другими эта­лонами; аппаратура сличения шкал времени по метеор­ным следам; перевозимые квантовые часы для сличения эталонов и др. В результате их разработки и применения первичный эталон времени и частоты России ГЭТ 1—98 воспроизводит интервал времени в диапазоне от 1,10-10 с до 1,108 с и значения частот в интервале от 1 до 1,1014 Гц с СКО не более 5,10-14 и НСП не более 1,10-14. Эталон времени и частоты в отличие от всех остальных эталонов должен функционировать непрерывно, поэтому в его со­ставе имеются дублирующие устройства.

(4)Единица силы электрического тока — ампер. Ампер есть сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругово­го поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м один от другого, вызвал бы на каждом участке проводника длиной 1 м силу взаимодействия, равную 2,10-7 ньютона. Это определение практически связывает ампер с тремя другими основными единицами (метром, килограммом и секундой) и не требует создания технического устройства ввиду его очевидной невозмож­ности (бесконечная длина, ничтожно малая площадь). Поэтому в России с 1992 г. утвержден в качестве нацио­нального эталона ампер, размер которого воспроизводит­ся с помощью «квантовых» эталонов вольта и ома с СКО не более 1,10-8и НСП не более 2,10-7. В других странах чаще всего в качестве эталона ампера используются уста­новки, сконструированные на основе измерения силы, возникающей при протекании тока в 1 А по катушке (ам­пер-весы) или момента сил.

(5) Единица термодинамической температуры — кельвин. Кель­вин есть единица термодинамической температуры, рав­ная 1/273,16 части термодинамической температуры трой­ной точки воды. С 1990 г. размер единицы термодинами­ческой температуры определяется максимально прибли­женной к термодинамической практической температур­ной шкалой МТШ—90 (расхождение не более 1—3 мК). Шкала МТШ—90 начинается в точке 0,65 К и сверху не ограничена. Государственные первичные эталоны России воспроизводят МТШ—90 в двух поддиапазонах: от 0,8 К до 273,16 К и от 273,16 К до 2773 К. Первый поддиапа­зон воспроизводит низкотемпературный эталон, вклю­чающий в себя две группы железо-родиевых и платино­вых термометров сопротивления. Градуировочные харак­теристики термометров определяются по результатам ме­ждународных сличений. Передача шкалы термометрам (вторичным и рабочим эталонам) производится сличени­ем при их тепловом контакте с эталонным блоком. СКО эталона находится в диапазоне от 0,3 мК до 1,0 мК, а НСП не превышает значений 0,4—1,5 мК. Второй под­диапазон воспроизводит высокотемпературный эталон, в состав которого входят платиновые термометры сопротив­ления, температурные лампы и аппаратура воспроизведе­ния реперных точек в диапазоне значений от 273,16 К до 1355,77 К. Относительные значения СКО — от 5,10-5 до 1,10-2, а НСП - от 1,10-4 до 1,10-3. Кроме термодинамической температуры (обозначение — Т, размерность — К) допускается применять также тем­пературу Цельсия (обозначение — t, размерность — °С), определяемую выражением t = Т — То, в которой значе­ние То = 273,15 К — температура таяния льда. По разме­ру градус Цельсия равен кельвину. «Градус Цельсия» — это специальное наименование, используемое вместо на­именования «кельвин». Интервал или разность термоди­намических температур выражают в Кельвинах. Интервал или разность температур Цельсия допускается выражать как в Кельвинах, так и в градусах Цельсия.

(6) Единица силы света — кандела (от лат. candela — свеча). Кандела есть сила света в заданном направлении источ­ника, испускающего монохроматическое излучение час­тотой 540,1012 Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср. Современное определение единицы силы света не связано с испуска­нием света открытым пламенем сгорающего или излуче­нием нагретого конкретного вещества. С 1967 г. в каче­стве источника света рассматривается излучение полного излучателя, представляющего модель абсолютно черного тела. В настоящее время модель абсолютно черного тела представляет собой две коаксиальные трубки из карбида ниобия, нагреваемые в вакууме постоянным электриче­ским током до температуры 3000 К. Эффективность та­кой модели может быть разной в зависимости от чистоты материала, условий нагрева и т.д. С 1979 г. качество та­ких систем оценивается путем сравнения с максимальной световой эффективностью излучения абсолютно черного тела, за которую принято значение 683 лм/Вт. Это зна­чение считается точным (не имеющим погрешности) и фактически представляет собой одну из метрологических констант. Частота 540,1012 Гц находится в зеленой облас­ти видимой части спектра и соответствует максимуму чувствительности глаза. На другие части спектра излуче­ние с целью определения канделы пересчитывается по эмпирической зависимости. Погрешность передачи еди­ницы силы света не превышает 0,2% [21].

(7)Единица количества вещества — моль. Моль есть количе­ство вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углеро-де-12 массой 0,012 кг. Под структурными элементами в данном случае следует понимать обособленные частицы или группы частиц вещества: электроны, атомы, молеку­лы, ионы и т.п. Эталонов моля нет, так как моль — счет­ная единица и его масса для различных веществ различ­на. Численно моль равен числу Авогадро: 6,02214199(47) 1023 частиц. Средства измерений, отградуированные в молях, не выпускаются. Однако моль широко использу­ется при химических расчетах.

Перечисленные основные единицы по теоретическим прави­лам должны воспроизводится независимо друг от друга. Как следует из описания основных единиц, при создании Междуна­родной системы добиться их полной взаимонезависимости не удалось. На сегодня лучшего варианта признанной унифициро­ванной системы единиц в мировой практике нет.

Приведенная выше совокупность основных единиц должна обеспечить получение любой другой единицы, необходимой для проведения измерений и называемой производной единицей. Совокупность основных и производных единиц Международной системы, в свою очередь, должна обеспечивать возможность проведения любых измерений. Получение производных единиц требует определения их размерности. С этой целью основным единицам в рамках Международной системы были присвоены размерности.

 

♦ Размерность — это выражение в форме степенного одночлена, составленного из произведений символов основных единиц в раз­личных степенях и отображающее связь данной производной еди­ницы с основными. ♦

 

Естественно, что размерность основной единицы — при­своенный ей символ. Размерностями обладают лишь единицы метрических шкал разностей и отношений. Степени символов основных единиц, входящих в одночлен размерности производ­ной единицы, могут быть целыми, дробными, положительными и отрицательными, так как над размерностями можно произво­дить только действия умножения, деления, возведения в степень и извлечения корня. Если степень размерности равна нулю, то единица называется безразмерной.

Производные единицы подразделяются на несколько групп:

 

•  производные единицы, образованные из основных единиц и  не  имеющие  специальных  наименований.   Например, квадратный метр — единица площади; кубический метр — единица объема или вместимости; метр в секунду — еди­ница скорости; метр на секунду в квадрате — единица ус­корения и т.д.;

•  производные   единицы,   образованные   из   основных   и имеющие специальные наименования. Например, единица частоты — герц; единица силы — ньютон; единица давле­ния — паскаль; единица энергии, работы или количества теплоты — джоуль и т.д.;

• производные единицы, образованные из основных и про­изводных со специальным наименованием. Например, единица момента силы — ньютон-метр.

 

Специальные наименования производным единицам присваи­ваются по решению соответствующих международных организа­ций, как правило, в честь заслуг выдающихся деятелей науки.

Международная система единиц охватывает не все области измерений. Кроме того, существуют единицы, которые не входят в нее, но используются с учетом исторических традиций и прак­тической целесообразности. Без ограничения срока допускается применять единицы относительных и логарифмических величин.

Международная система единиц построена по десятичному принципу. Кратные (большие) и дольные (меньшие) единицы образуются умножением исходных на множители, равные 10 в целой положительной или отрицательной степени. Для образо­вания наименований кратных и дольных единиц используются приставки. Присоединение к наименованию и обозначению единицы двух или более приставок подряд не допускается, на­пример вместо наименования единицы микромикрофарад следу­ет писать пикофарад. В связи с тем что наименование основной единицы — килограмм содержит приставку «кило», для образо­вания кратных и дольных единиц массы используют дольную единицу массы — грамм (0,001 kg) и приставки присоединяют к слову «грамм», например миллиграмм (mg, мг) вместо микроки­лограмм (nkg, мккг). Дольную единицу массы — грамм допуска­ется применять, не присоединяя приставку. Приставку или ее обозначение следует писать слитно с наименованием единицы или соответственно с обозначением последней. Если единица

образована как произведение или отношение единиц, приставку или ее обозначение присоединяют к наименованию или обозна­чению первой единицы, входящей в произведение или в отно­шение. Например, правильно записанная производная единица килопаскаль-секунда на метр (kPas/m; кПас/м), а неправиль­но — паскаль-килосекунда на метр (Paks/m; Пакс/м).

Присоединять приставку ко второму множителю произведе­ния или к знаменателю допускается лишь в обоснованных слу­чаях, когда такие единицы широко распространены и переход к единицам, образованным в соответствии с первой частью на­стоящего пункта, связан с трудностями, например: тонна-километр (tkm; ткм), вольт на сантиметр (V/cm; В/см), ампер на квадратный миллиметр (A/mm2; «А/мм2). Наименования кратных и дольных единиц исходной единицы, возведенной в степень, образуют, присоединяя приставку к наименованию ис­ходной единицы. Например, для образования наименования кратной или дольной единицы площади — квадратного метра, представляющей собой вторую степень единицы длины — мет­ра, приставку присоединяют к наименованию этой последней единицы: квадратный километр, квадратный сантиметр и т.д. Обозначения кратных и дольных единиц исходной единицы, возведенной в степень, образуют добавлением соответствующе­го показателя степени к обозначению кратной или дольной единицы исходной единицы, причем показатель означает воз­ведение в степень кратной или дольной единицы (вместе с при­ставкой). Например: 5 km2 = 5(103 т)2 = 5- 106 т2; 250 cm3/s = = 250(10-2 m)3/s = 250- 10-6 m3/s; 0,002 cm-1 = 0,002(10-2 m) -1 = = 0,002-100 m-1 =0,2m-1.

Основные правила написания обозначений единиц При напи­сании значений величин применяют обозначения единиц бук­вами или специальными знаками (...°, ...', ..."), причем устанав­ливают два вида буквенных обозначений: международное (с ис­пользованием букв латинского или греческого алфавита) и рус­ское (с использованием букв русского алфавита).

Буквенные обозначения единиц печатают прямым шрифтом. В обозначениях единиц точку как знак сокращения не ставят. Обозначения единиц помещают за числовыми значениями ве­личин и в строку с ними (без переноса на следующую строку). Числовое значение, представляющее собой дробь с косой чертой, стоящее перед обозначением единицы, заключают в скоб­ки. Между последней цифрой числа и обозначением единицы оставляют пробел. Например, правильно писать 100 kW; 100кВт; 80%; 20°С; (1/60) s-1 и, наоборот, неправильно — 100kW; 100кВт; 80%; 20°С; l/60/s-1. Исключение составляют надстрочные сим­волы: правильно 20° и неправильно — 20°.

При наличии десятичной дроби в числовом значении вели­чины обозначение единицы помещают за всеми цифрами. На­пример, правильно — 423,06 т; 423,06 м; 5,758° или 5°45,48'; 5°45'28,8" и неправильно — 423 т 0,6; 423 м, 06; 5°758 или 5°45',48; 5°45'28",8.

При указании значений величин с предельными отклоне­ниями числовые значения с предельными отклонениями заклю­чают в скобки и обозначения единиц помещают за скобками или проставляют обозначение единицы за числовым значением величины и за ее предельным отклонением. Например, пра­вильно — (100,0 + 0,1) kg; (100,0 ± 0,1) кг; 50 g ± 1 g; 50 г + 1 г и неправильно — 100,0 ± 0,1 kg; 100,0 ± 0,1 кг; 50 + 1 g; 50 ± 1 г.

Допускается применять обозначения единиц в заголовках граф и в наименованиях строк (боковиках) таблиц (табл. 2.1 и 2.2).

 

Таблица 2.1. Применение обозначений единиц в заголовках граф

 

Допускается применять обозначения единиц в пояснениях обозначений величин к формулам (табл. 2.3). Помещать обозна­чения единиц в одной строке с формулами, выражающими за­висимости между величинами или между их числовыми значе­ниями, представленными в буквенной форме, не допускается.

Буквенные обозначения единиц, входящих в произведение, отделяют точками на средней линии как знаками умножения. Не допускается использовать для этой цели символ «х». Напри­мер, правильная запись — N∙ m; H∙ м; А∙ т2; А∙ м2; Pa∙s; Па∙ с и неправильная — Nm; Нм; Ахт2; Ахм2; Pas; Па с.

Допускается буквенные обозначения единиц, входящих в произведение, отделять пробелами, если это не вызывает недо­разумения. В буквенных обозначениях отношений единиц в ка­честве знака деления используют только одну косую или гори­зонтальную черту. Допускается применять обозначения единиц в виде произведения обозначений единиц, возведенных в степе­ни (положительные и отрицательные). Если для одной из еди­ниц, входящих в отношение, установлено обозначение в виде отрицательной степени (например, s-1, m-1, К-1, с-1, м-1, К-1), применять косую или горизонтальную черту не допускается.

При применении косой черты обозначения единиц в числите­ле и знаменателе помещают в строку. Произведение обозначений единиц в знаменателе заключают в скобки. Например, правиль­но — W/(m∙ К); Вт/(м∙ К) и неправильно — W/m∙ К; Вт/м∙ К.

При указании производной единицы, состоящей из двух и более единиц, не допускается комбинировать буквенные обо­значения и наименования единиц, т.е. для одних единиц указы­вать обозначения, а для других — наименования. Например, правильная запись результата измерения скорости — 80 км/ч или 80 километров в час. Неправильно записывать — 80 км/час или 80 км в час.

Допускается применять сочетания специальных знаков ...°, ...', ...", % и % с буквенными обозначениями единиц, напри­мер ...°/s.

 

2.5. Шкалы измерений

 

Исторически измерения возникли как процесс количествен­ного сравнения оцениваемого свойства предмета с установлен­ной мерой данного свойства. Это было естественно, так как ко­личество оцениваемых свойств было невелико и основные, наи­более практически востребованные из них (длина, масса, объ­ем), допускали изготовление довольно простых, наглядных, практически удобных мер (в России: мер длины — фута, арши­на, сажени; мер массы — золотника, фунта, пуда; мер объема — бутылки, ведра, бочки). Однако уже в то время были в ходу ме­ры, не имевшие материального выражения (меры площади, ме­ры длины большого размера — верста, например).

С развитием производства и товарообмена количество изме­ряемых свойств расширялось, многие из них не были столь на­глядными, как перечисленные выше, к тому же остро стоял во­прос межгосударственной унификации мер. Как следствие, не­избежно был произведен переход от мер к единицам физиче­ских величин. Дальнейшее развитие науки и техники (мы пе­реходим к современному этапу) поставило вопрос об измери­тельном контроле свойств, до недавних пор считавшихся неизменяемыми. Прежде всего, следует отметить качественные свойства. К качественным свойствам можно применить призна­ки дискретности, упорядоченности и др. Если мы представим себе такое качественное свойство, как цвет, то вспомним, что в последнее время широко используются цветовые атласы (набо­ры), сопоставление с которыми позволяет четко идентифициро­вать и классифицировать тот или иной оттенок. К нему непри­менимы традиционные понятия измерений, такие, как больше или меньше, однако можно найти порядок расположения цветов (цветовая гамма) и выстроить шкалу — шкалу наименований. По­добный подход позволяет сделать вывод о наличии еще более общих признаков, чем единицы измерений, — шкал измерений и распространить понятия и подходы метрологии на практиче­ски все многообразие предметов, процессов, явлений — на весь окружающий нас мир.

Вообще говоря, теория шкал разрабатывается уже достаточно долго, исходя из потребностей и логики развития физико-математических наук. В соответствии с этим отправной точкой теории шкал является положение о том, что свойство (свойства) объекта образует дискретное множество, между элементами ко­торого существуют любого рода логические взаимосвязи. Тогда под шкалой измерений данного свойства понимают отображе­ние элементов данного множества на систему условных знаков с аналогичными отношениями. Системами условных знаков могут являться множество обозначений (названий), например, цветов; совокупность классификационных символов или понятий, бал­лов оценки состояния объекта, действительные числа и т.п. Та­ким образом, для установления шкалы измерений необходимы как минимум две предпосылки — описание дискретного множе­ства и установление логической взаимосвязи между его элемен­тами. В настоящее время в соответствии с логической структу­рой проявления свойств в теории измерений принято различать пять интересующих нас типов шкал измерений:

(1)  шкала наименований (классификации);

(2)  шкала порядков (рангов);

(3)  шкала разностей (интервалов);

(4)  шкала отношений;

(5)  абсолютная шкала.

Следует различать два созвучных, но различных по содержа­нию понятия: шкала измерений и шкала средства измерений. Определение шкалы измерений дано выше, а о шкале средств измерений мы поговорим при рассмотрении вопроса о метроло­гических характеристиках средств измерений.

 

♦ Шкала наименований — шкала, элементы (ступени) которой ха­рактеризуются только соотношениями эквивалентности (совпаде­ния, равенства, сходства) конкретных качественных проявлений свойств (например, атласы цветов). ♦

 

Измерения с помощью таких шкал представляют собой про­цесс сравнения исследуемого объекта со шкалой и установление элементов шкалы, совпадающих с объектом. В шкалах наимено­ваний принципиально невозможно ввести единицы измерения и нулевой элемент (нулевую точку шкалы). Это чисто качествен­ные шкалы. Они допускают проведение некоторых статистических операций при обработке результатов измерений, получен­ных с их помощью. Для создания шкалы наименований нет не­обходимости в эталонах, но если эталон шкалы наименований создан, то он воспроизводит весь применяемый на практике участок шкалы.

 

♦  Шкала порядка (ранга) — шкала, элементы которой допускают логическую  взаимосвязь элементов  не только  в виде  отношений  эквивалентности (как у шкал наименований), но и отношений по­рядка по возрастанию или убыванию количественного проявления измеряемого свойства (например, шкалы чисел твердости, баллов землетрясений, силы ветра и т.п.). ♦

 

У шкал порядка (ранга) есть предпосылки для введения еди­ницы измерения, но этого не удается сделать ввиду абсолютной их нелинейности. Так же как и для шкал наименований, для шкал порядка наличие эталона не является необходимым. В них может быть или отсутствовать нулевой элемент. Внесение любо­го изменения в шкалы наименований и порядка невозможно, так как фактически означает создание новой шкалы.

Следующие два типа шкал представляют особенный интерес, так как они нашли наибольшее практическое применение. Шка­лы разностей (интервалов) и отношений объединяет общее на­звание — метрические шкалы. Именно они положены в основу (использованы) при создании Международной системы единиц.

 

♦   Шкала разностей  (интервалов)  — шкала, допускающая дополни­тельно к соотношениям эквивалентности и порядка суммирование ин­тервалов  (разностей)  между различными количественными проявле­ниями свойств (например, шкалы времени, температуры Цельсия). ♦

 

Шкалы разностей имеют условные (принятые по соглаше­нию) единицы измерений и нулевые элементы, соответствую­щие характерным (реперным) значениям измеряемой величины. В этих шкалах допустимы линейные преобразования и процеду­ры статистической обработки результатов измерений.

 

♦   Шкалы  отношений  —  шкалы,   к  множеству  количественных проявлений которых применимы соотношения эквивалентности и порядка — операции вычитания и умножения (шкалы отношений 1-го рода — пропорциональные шкалы)  и суммирования  (шкалы отношений 2-го рода — аддитивные шкалы). ♦

 

В шкалах отношений используются условные (принятые по соглашению) единицы измерений и естественные нули. Например, шкала термодинамической температуры (шкала 1-го рода); шкала массы (шкала 2-го рода) и т.п. Шкалы отношений допус­кают все арифметические и статистические операции.

Метрические шкалы, как правило, воспроизводятся эталона­ми, которые могут воспроизводить одну точку шкалы (эталон массы); отдельный участок шкалы (эталон длины) или практи­чески всю шкалу (эталон времени).

Абсолютные шкалы — шкалы, обладающие всеми признаками шкал отношений, но дополнительно в них существует естест­венное однозначное определение единицы измерений. Такие шкалы используются для измерений относительных величин, таких, как, например, коэффициент полезного действия. Эти шкалы могут опираться на эталоны, воспроизводящие любые их участки, но могут быть построены и без эталонов.

Практическая реализация шкал измерений достигается путем стандартизации как самих шкал и единиц измерений, так и спо­собов и условий их воспроизведения.

 

2.6. Воспроизведение и передача размеров единиц величин и шкал измерений

 

Эталоны и установки высшей точности В соответствии с оп­ределением, данным в РМГ 29—99, воспроизведение единицы физической величины представляет собой совокупность опера­ций по материализации единицы с помощью государственного первичного эталона.

♦   Первичным называется эталон, обеспечивающий 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. ♦

 

Существуют исходные эталоны в рамках одного предпри­ятия, группы предприятий (холдинга), территории и, наконец, 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 и с международными эта­лонами используются вторичные эталоны специального назна­чения. Это — эталоны-свидетели, эталоны-копии и эталоны сравнения.

 

♦  Эталоны-свидетели — вторичные эталоны, предназначенные для проверки  сохранности государственных эталонов и  замены  их в случае порчи или утраты. ♦

 

♦  Эталоны-копии — вторичные эталоны, предназначенные наряду j.     с государственными для передачи размеров шкал и единиц измере­ний с целью уменьшить нагрузку на них, применяются редко [4]. ♦

 

♦ Эталон сравнения — вторичный эталон, применяемый 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, принад­лежат разным собственникам, но общее их количество не­велико.

 

Часто УВТ используются в качестве государственных пер­вичных 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. Поскольку все остальные единицы Международной системы — производные, то понятно, что точность воспроиз­ведения основных единиц во многом определяет метрологиче­ское совершенство всей совокупности СИ в стране. Как пока­зала практика, перемещение (транспортировка) эталонов даже при соблюдении всех необходимых условий приводит к чувст­вительной потере точности воспроизведения единицы. 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 эталоны единицы напряжения, исполь­зующие эффект 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—80 «ГСИ. Эталоны единиц физических величин. Основные положения», ГОСТ 8.525—85 «ГСИ. Установки высшей точности для воспро­изведения единиц физических величин. Порядок разработки, аттестации, регистрации, хранения и применения»). Погреш­ность воспроизведения единицы эталоном выражают при помо­щи установленного перечня показателей (ГОСТ 8.381—80 «ГСИ. Эталоны. Способы выражения погрешностей»).

Эталоны имеют различные характеристики погрешности. Характеристика погрешности национального эталона — среднее квадратическое отклонение (СКО) случайной погрешности вос­произведения единицы и неисключенная систематическая по­грешность воспроизведения единицы. Характеристики погреш­ности вторичных и рабочих эталонов включают в себя характе­ристики погрешности метода передачи размера единицы, реали­зуемого при их поверке. Поверку эталонов производят через оп­ределенные промежутки времени, определяемые в соответствии с ГОСТ Р 8.565—96 «ГСИ. Порядок установления и корректи­ровки межповерочных интервалов эталонов». Величина межпове­рочных интервалов для различных эталонов различна. Так, на­циональный эталон килограмма сличается один раз в 20—25 лет, а национальные эталона ома и вольта — один раз в три года.

Поверочные схемы Конечной целью воспроизведения единиц (шкал) является их передача рабочим средствам измерений (РСИ). РСИ получают единицу (шкалу) от эталонов, которые на­зываются рабочими. Рабочие эталоны подразделяются на разряды и передача единицы осуществляется через цепочку соподчинен­ных по разрядам рабочих эталонов. Таким образом, единица фак­тически спускается вниз от исходного эталона к РСИ. При этом передача осуществляется ступенчато: исходный эталон — рабочий эталон 1-го разряда — рабочий эталон 2-го разряда — ... — РСИ.

Порядок передачи и количество ступеней определяется повероч­ной схемой.

 

♦ Поверочная схема для средств измерений — это нормативный до­кумент, устанавливающий соподчинение средств измерений, участ­вующих в передаче размера единицы от эталона рабочим средствам измерений (с указанием методов и погрешности при передаче). ♦

 

Различают государственные и локальные поверочные схемы (в зависимости для какого исходного эталона они разработаны: государственного или исходного в рамках предприятия, регио­на и т.п.). Государственная поверочная схема распространяется на все средства измерений данной физической величины, имеющиеся в стране. Локальная поверочная схема распростра­няется на средства измерения данной физической величины, применяемые в регионе (на предприятии). Государственная поверочная схема возглавляется национальным эталоном. Ло­кальная — исходным, в качестве которого могут быть исполь­зованы рабочий эталон, УВТ, специальный эталон. Исходя из технических возможностей, практической потребности, эконо­мической целесообразности, поверочные схемы содержат раз­личное число ступеней.

Государственная поверочная схема может быть представ­лена в виде пирамиды, в вершине которой находится государ­ственный эталон единицы физической величины. Далее, ниже по уровню, находятся вторичные эталоны и рабочие эталоны (ранее они назывались образцовые средства измерений) 1-, 2-, 3-го и т.д. разрядов (количество разрядов не лимитировано) и рабочие средства измерений. На каждом уровне (ступени) по­верочной схемы регламентируется метод передачи размера единицы.

Государственные поверочные схемы оформляются согласно требованиям ГОСТ 8.061—80 «ГСИ. Поверочные схемы. Содер­жание и построение». Наименования эталонов и рабочих средств измерений вместе с указанием диапазона измерений и метрологических характеристик СИ заносятся в прямоугольни­ки. Наименование метода передачи размера заключается в гори­зонтально расположенные овалы, в которых указывается допус­каемая погрешность метода (рис. 2.1).

Существенно важным показателем достоверности передачи размера единицы величины является соотношение погрешно­стей средств измерений между соседними уровнями (ступенями) поверочной схемы. Это соотношение иногда именуют метроло­гическим порядком. Установление этого соотношения определяется целым рядом факторов. Наиболее важными среди них яв­ляются технические возможности и экономическая целесообраз­ность. Достаточными считаются соотношения 1 : 3; 1 : 4; 1 : 5. Однако, например, государственная поверочная схема для средств измерения массы допускает прямую связь рабочих средств измерений непосредственно с рабочим эталоном, что связано как с высокой достигнутой точностью эталонных средств измерений, так и с высокими метрологическими требо­ваниями к рабочим средствам измерений. Государственная по­верочная схема для средств измерения силы устанавливает это соотношение равным 1 : 2, что определяется сложностью реали­зации тяжелых и габаритных эталонов и рабочих средств изме­рения силы, а также экспериментально» подтвержденной техни­ческой целесообразностью.

Во главе локальной поверочной схемы в зависимости от ее значимости должен находиться эталон, обладающий наивысши­ми метрологическими свойствами в данном регионе, организа­ции, лаборатории и т.д. Локальные поверочные схемы должны соответствовать государственной поверочной схеме, вписываться в нее и оформляться по аналогичной структуре.

Методы передачи размера единиц величин В поверочных схе­мах используются следующие методы передачи размера единицы величины (методы поверки или калибровки).

Метод непосредственного сличения предусматривает одновре­менное измерение одного и того же значения физической вели­чины поверяемым средством измерений и эталоном соответст­вующего разряда. При сличении устанавливается некоторое зна­чение измеряемой величины и сравниваются показания пове­ряемого средства и эталонного. За действительное принимается показание эталона. При этом отсчет показаний можно произво­дить двумя способами. В одном случае значение величины уста­навливается по поверяемому средству измерений, а отсчет про­изводится по эталону. В другом случае значение измеряемой величины устанавливается по эталону, а отсчет производится по показаниям поверяемого средства. Предпочтение следует отдать первому способу, поскольку цена деления шкалы эталона, как более точного средства измерения, дает возможность произвести более точный отсчет.

Метод сличения поверяемого средства измерения с эталон­ным с помощью компаратора (средство измерения, предназначенное для сличения мер однородных величин). Одной из наи­более распространенных модификаций этого метода считается метод замещения, при котором измеряемую величину замещают мерой с известным значением величины (метод Борда при точ­ном взвешивании). Широко используется также вариант рас­сматриваемого метода, получивший название метода противо­поставления, при котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой (например, взвешивание на равноплечих весах). При этом в зависимости от способа отсчета может использоваться нулевой метод, когда результирующий эффект воздействия измеряемой величины и меры на прибор сравнения доводят до нуля, или дифференциальный метод, когда измеряемая величина сравнивается с однородной величиной, имеющей известное значение, незначительно отличающееся от значения измеряемой величины, и при котором имеется воз­можность измерять разность между этими двумя величинами.

Метод прямых измерений применяется, когда имеется воз­можность с помощью многозначной меры провести сличение и определить погрешность поверяемого средства измерений. На­пример, проведение поверки динамометров 3-го разряда непо­средственно на эталонной (образцовой) силоизмерительной ма­шине 2-го разряда.

Метод косвенных измерений применяется, когда действитель­ный размер меры находят с помощью поверяемого средства из­мерения прямыми измерениями нескольких эталонных величин, связанных с искомой величиной определенными зависимостя­ми. Примером может служить определение вместимости стек­лянных мер весовым методом.

Необходимо обратить внимание на различие в наименовани­ях стандартов, регламентирующих порядок передачи размера единиц измерений для разных физических величин. Так, на­пример, стандарты на поверочные схемы для средств измерения массы, силы, плотности жидкости и некоторых других величин именуются как «Государственный первичный эталон и государ­ственная поверочная схема для средств измерений...». Стандар­ты для средств измерения твердости, скорости воздушного по­тока, параметров шероховатости и других именуются как «Госу­дарственный специальный эталон и государственная поверочная схема для средств измерений...». И третья группа стандартов, например, для средств измерений деформации, объема жидко­сти, уровня жидкости и других именуются как «Государственная поверочная схема для средств измерений...». Такое различие объясняется наличием для первой группы стандартов реального эталона (килограмм или метр) или физически независимой кон­станты, принятой за эталон. Для второй группы эталоном может являться специальный комплекс средств измерений (например, для средств измерений твердости). Третья группа предполагает использование нескольких эталонов из разных поверочных схем.

Кроме того, следует различать понятия «принцип измере­ний», «метод измерений» и «методика выполнения измерений».

Принцип измерений определяется как физическое явление или эффект, положенный в основу измерений. Это, например, мо­жет быть принцип гравитации, положенный в основу измерения массы взвешиванием.

Метод измерений обычно обусловливает конструкцию сред­ства измерений (или ею обусловливается) и определяется как прием или совокупность приемов сравнения измеряемой фи­зической величины с ее единицей в соответствии с реализо­ванным принципом измерений (например, упоминавшийся выше метод Борда).

Методика выполнения измерений, например, при проведении поверки или калибровки, является установленной совокупностью операций и правил при измерении, выполнение которых обеспе­чивает получение результатов измерений с гарантированной точ­ностью в соответствии с принятым методом. Обычно методика регламентируется соответствующим нормативным документом и определяет конкретные действия при проведении измерений.

Поверка средств измерений Поверочные схемы регламентиру­ют только методы передачи размера единицы физической вели­чины от эталонов рабочим средствам. Конкретизация методов и описание последовательности действий при поверке производит­ся путем разработки методики поверки. Все средства измерений, эксплуатирующиеся в стране, должны быть обеспечены методи­ками поверки. Эта задача — одна из основных при проведении испытаний новых средств измерений. Методики поверки прин­ципиально могут быть установлены документами различных ран­гов. Для средств измерений, выпускаемых в массовом порядке длительное время, методики поверки традиционно для нашей страны устанавливались в виде ГОСТов. Для других типов средств измерений методики поверки приводились в соответст­вующем разделе технического описания; в виде инструкции по поверке в составе эксплуатационной документации; в виде рекомендаций метрологических институтов и методических указаний или стандартов конкретных юридических лиц. Разделы техниче­ского описания и инструкции по поверке разрабатываются изго­товителями средств измерений на этапе подготовки к испытани­ям на соответствие типу средств измерений, проходят проверку при испытаниях, проводимых, как правило, в метрологических институтах и рассчитаны на применение средств измерений в очень широких диапазонах условий. На практике довольно часто сталкиваются с необходимостью разработки методики поверки для измерительных комплексов, состоящих из ряда средств изме­рений или для средств измерений, методика поверки которых по той или иной причине отсутствует. В этом случае по заявке юри­дического лица методика может быть разработана метрологиче­ским институтом или самим юридическим лицом и утверждена по соответствующей процедуре в виде рекомендации (как прави­ло, методика института — МИ) или в виде стандарта предпри­ятия. В последнем случае может быть утвержден документ любого ранга. Документы по поверке должны включать:

•  титульный лист с указанием системы (ГСИ), в соответст­вии с которой разработана методика; наименования пове­ряемых средств измерений; надписью «Методика поверки» и всеми необходимыми данными для идентификации документа (номер по принятой индексации, наименование организации, год введения и т.д.);

•  вводную часть с указанием назначения документа, степени соответствия его документам более высокого ранга (меж­дународным, национальным и др.) и рекомендуемого межповерочного интервала;

• операции поверки в виде перечня или таблицы операций с указанием возможности ее прекращения в случае получения отрицательных результатов при проведении той или  иной операции. В этом разделе могут указываться сведения о нормах времени на проведение каждой операции;

•  средства поверки: перечень эталонов и вспомогательных средств поверки (поверочного оборудования) с указанием номеров нормативных документов, из которых можно уз­нать метрологические и основные технические характери­стики применяемых средств и оборудования;

•  требования   к   квалификации   поверителей:   сведения   об уровне квалификации лиц, проводящих поверку, и доку­ментах, с которыми должен ознакомиться поверитель пе­ред проведением поверки;

•  требования безопасности;

•  условия поверки с указанием перечня влияющих физиче­ских величин, их номинальных значений и допустимых отклонений;

•  подготовку к поверке: перечень работ, которые проводят перед поверкой, и способы их проведения;

•  проведение поверки, включая описание операций внешне­го осмотра поверяемого средства измерений; его опробо­вания и определения метрологических характеристик;

•  обработка результатов измерений при поверке;

•  оформление результатов поверки.

Сама поверка проводится по установленным правилам. Эти правила описаны в правилах по метрологии ПР 50.2.006—94 «ГСИ. Порядок проведения поверки средств измерений», в соот­ветствии с которыми установлены пять видов поверки: первич­ная, периодическая, внеочередная, инспекционная и экспертная.

(1)  Первичной поверке подвергаются средства измерений ут­вержденных типов при выпуске из производства и ремон­та и при ввозе по импорту. Поверяется каждый экземп­ляр средств измерений. По согласованию с Ростехрегулированием при выпуске крупной партии продукции до­пускается поверка контрольной партии.

(2)  Периодическая поверка средств измерений, находящихся в эксплуатации или на хранении, проводится через оп­ределенные межповерочные интервалы. Первый межповерочный   интервал  устанавливается   при   утверждении типа средств измерений. Результаты периодической по­верки действительны в течение межповерочного интер­вала. Корректировка межповерочных интервалов осуще­ствляется   органами   государственной   метрологической службы  по  согласованию  с  метрологической  службой юридического лица (МИ 2187—92).  Если договориться не удается, то арбитром выступает ГНМЦ, проводивший испытания  на  утверждение  типа  СИ.   Периодической поверке могут не подвергаться средства измерений, на­ходящиеся на длительном хранении (более одного меж­поверочного интервала).

(3)  Внеочередная поверка проводится при:

•  повреждении знака поверительного клейма или утере сви­детельства о поверке;

•  вводе в эксплуатацию средств измерений после длительно­го хранения (более межповерочного интервала);

•  проведении повторной юстировки или настройки, извест­ном или предполагаемом ударном воздействии на средство измерений или его неудовлетворительной работе.

(4)  Инспекционная поверка может проводиться в рамках госу­дарственного    метрологического    надзора    за    работой МСЮЛ. Она может проводиться не в полном объеме.

(5)  Экспертная   поверка   проводится   в   рамках   экспертизы средств измерений, проводимой по поручению суда, про­куратуры и других органов власти.

Положительные результаты поверки оформляются либо на­несением оттиска поверительного клейма на средство измере­ний или на его документацию, либо выдачей свидетельства о поверке. В правилах приведены формы свидетельства о поверке, извещения о непригодности к применению средства измерений и графика поверки средства измерений.

Как следует из установленного порядка поверки, ее резуль­таты удостоверяются нанесением оттиска поверительного клей­ма. Требования к поверительному клейму, порядок его разра­ботки, хранения и применения приведены в правилах по метро­логии ПР 50.2.007—2001 «ГСИ. Поверительные клейма». Доку­мент содержит описание поверительных клейм и устанавливает требования к порядку их применения. Поверительные клейма должны содержать следующую информацию:

•  знак проведения поверки — G;

•  условный шифр органа ГМС или МСЮЛ, аккредитованной на право поверки средств измерений (ГНМЦ обозна­чается одной, территориальный орган ГМС — двумя, а МСЮЛ — тремя прописными буквами основного шрифта русского алфавита);

•  две последние цифры года применения клейма;

•  индивидуальный знак поверителя (обозначается одной бу­квой русского, латинского или греческого алфавита);

•  квартал или месяц года, в котором проводилась поверка средства измерений (квартал обозначается римскими циф­рами, а месяц — арабскими).

Клейма могут не содержать индивидуального знака повери­теля, если они предназначены для предотвращения доступа к регулировочным узлам приборов.

Для МСЮЛ используются две формы поверительных клейм: прямоугольная — для средств измерений, выпускаемых из произ­водства, и квадратная — для средств измерений, находящихся в эксплуатации и выпускаемых из ремонта. Форму поверительных клейм для органов ГМС устанавливает Ростехрегулирование.

Регистрацию, разработку, учет и т.д. поверительных клейм ведет Всероссийский научно-исследовательский институт мет­рологической службы (ВНИИМС).

Аннулирующие клейма должны содержать рисунок кресто­образной формы, указывающий на прекращение действия пове­рительного клейма, нанесенного на средство измерений или техническую документацию.

В последнее время введен новый вид поверительных клейм — поверительные клейма в виде наклеек.

Применять поверительные клейма могут только лица, атте­стованные в качестве поверителей. За каждым поверителем за­крепляют персональные поверительные клейма, содержащие индивидуальный знак поверителя. Такие клейма запрещено пе­редавать другим лицам.

Поверитель несет ответственность за сохранность и пригод­ность клейм, а также за четкость оттисков, наносимых на сред­ства измерений или эксплуатационную документацию.

По истечении года применения поверительные клейма должны быть погашены (на них уничтожаются рисунки). Факт гашения клейм удостоверяется актом комиссии, назначенной приказом по предприятию.

К работам по поверке средств измерений допускаются толь­ко специально аттестованные работники — поверители СИ. По­рядок аттестации поверителей установлен в правилах по метро­логии ПР 50.2.012—94 «ГСИ. Порядок аттестации поверителей средств измерений».

Аттестацию поверителей средств измерений согласно закону «Об обеспечении единства измерений» осуществляют террито­риальные органы ГМС (ЦСМ), ГНМЦ, а также крупные МСЮЛ, аккредитованные на право поверки при обязательном участии в составе аттестационной комиссии представителя мест­ного ЦСМ, наделенного правом «вето».

Правилами установлены два вида аттестации: первичная и периодическая. К первичной аттестации допускаются лица, прошедшие специальную подготовку и имеющие опыт работы в поверочных подразделениях. К периодической аттестации могут быть допущены поверители, прошедшие в межаттестационный период соответствующую переподготовку. Для проведения пере­подготовки поверителей Ростехрегулирование создало в рамках Академии стандартизации, метрологии и сертификации специа-лизированные метрологические кафедры — по видам измере­ний. Аттестованные поверители могут быть лишены права по­верки в случае нарушения ими требований методик поверки на основании приказа директора ЦСМ или ГНМЦ.

На каждого аттестуемого его непосредственным руководите­лем составляется отзыв (характеристика), с которым аттестуе­мый должен быть ознакомлен за неделю до аттестации.

Аттестационная комиссия, в состав которой должны входить высококвалифицированные специалисты со стажем работы в области метрологии не менее 5 лет, рассматривает представлен­ные на аттестуемого документы, заслушивает сообщение о его работе, контролирует проведение аттестуемым работником по­верки средств измерений и открытым голосованием принимает решение о его аттестации. Если работник не аттестован, по­вторное его представление на аттестацию может быть осуществ­лено не ранее чем через 6 месяцев.

Проведение поверки средств измерений доверяется МСЮЛ, обеспеченным эталонами, помещениями, документами, кадрами и т.д. Проверка степени обеспеченности и установление факта ее достаточности производится путем проведения процедуры аккредитации МСЮЛ на право поверки средств измерений. Эта процедура установлена в правилах по метрологии ПР 50.2.014— 2002 «ГСИ. Правила проведения аккредитации метрологических служб юридических лиц на право поверки средств измерений». Аккредитация МСЮЛ — официальное признание его полномо­чий в области проведения поверки средств измерений. При ак­кредитации метрологической службы Ростехрегулирование вы­дает аттестат аккредитации с указанием области аккредитации на срок не более 5 лет. В течение срока действия аттестата ак­кредитации поверочная деятельность метрологической службы контролируется соответствующим ЦСМ. Аккредитуемая МСЮЛ должна иметь положение, структуру, систему обеспечения каче­ства, персонал, соответствующие рабочие эталоны, помещения и условия, необходимые для проведения поверки средств изме­рений. Положение о МС согласовывается с ЦСМ и утверждает­ся руководителем юридического лица.

Система обеспечения качества должна соответствовать дея­тельности и объему выполняемых МСЮЛ работ. Руководство по качеству содержит описание МСЮЛ и организации работ по поверке и включает:

•  структуру МСЮЛ;

•  заявление о политике качества;

•  описание объекта деятельности (компетентности МСЮЛ);

•  процедуры проведения внутренних проверок;

•  сведения об оснащении необходимыми эталонами;     

•  сведения о персонале, проводящем поверку;                 

•  должностные инструкции;                                                

•  процедуры и инструкции (или ссылки на них) на выполнение работ;                                                                     

•  сведения о состоянии производственных помещений;

•  сведения о применяемых НТД.

Руководством метрологической службы периодически долж­ны проводиться внутренние проверки системы обеспечения ка­чества. Их результаты и принятые меры- регистрируются. МСЮЛ должна иметь поверенные в установленном порядке эталоны, необходимые для проведения поверки в соответствии с областью аккредитации (допускается использование эталонов других организаций в соответствии с заключенными договора­ми). Условия, в которых содержатся эталоны, обеспечивают их сохранность и защиту от преждевременного износа. Разрабаты­ваются и утверждаются графики их технического обслуживания и графики поверки. Неисправные эталоны снимаются с экс­плуатации и имеют этикетки, указывающие на их непригод­ность. Каждый эталон зарегистрируется с указанием:

•  наименования;

•  предприятия-изготовителя, типа, заводского и инвентар­ного номеров;

•  метрологических характеристик;

•  даты изготовления, даты получения и ввода в эксплуатацию;

•  состояния при покупке (новый, б/у, после ремонта);

•  места расположения, если это необходимо;

•  данных о неисправностях, ремонтах и техобслуживании;

•  данных о поверках, межповерочном интервале.

Персонал МСЮЛ формируется из специалистов, имеющих соответствующую профессиональную подготовку, обладающих техническими знаниями и опытом, необходимыми для проведе­ния поверки в признанной области аккредитации. Для каждого сотрудника устанавливаются требования к уровню образования, профессиональной подготовке, техническим знаниям и опыту работы в области поверки средств измерений. Сотрудники, про­водящие поверку, аттестуются в качестве поверителей.

Помещения для проведения поверки должны соответство­вать по производственной площади, состоянию и обеспечивае­мым в них условиям (температура, влажность, чистота воздуха, освещенность, звуковая и виброизоляция, защита от излучений магнитного, электрического и других физических полей, снаб­жение электроэнергией, водой, воздухом, теплом, хладагентом и т.п.) требованиям нормативно-технических документов по по­верке, санитарным нормам и правилам, требованиям безопасно­сти труда и охраны окружающей среды. Доступ к местам прове­дения поверки находится под контролем, вход посторонним ли­цам ограничен.

Метрологическая служба располагает актуализированной, т.е. с действующими отметками органов Ростехрегулирования о проверке, документацией:

•  на методики поверки средств измерений в соответствии с областью аккредитации;

•  на правила обеспечения поддержания в надлежащем со­стоянии эталонов (графики поверки, паспорта, эксплуата­ционная документация);

•  на порядок хранения информации и результатов поверки (протоколы, рабочие журналы и т.п.).

Метрологической службой юридического лица устанавлива­ются правила, обеспечивающие актуализацию и наличие в уста­новленных местах НТД по проведению поверки, технике безо­пасности и ведению документации (учет результатов поверки, перечень поверенных средств измерений и др.).

Для получения заключения о возможности и целесообразно­сти аккредитации МСЮЛ на право поверки средств измерений в ЦСМ по месту расположения юридического лица направляют­ся: заявка на аккредитацию, руководство по качеству и технико-экономическое обоснование аккредитации.

Заключение выдается ЦСМ после рассмотрения указанных материалов с учетом номенклатуры и количества средств изме­рений, подлежащих поверке на закрепленной территории, после чего все эти документы вместе с заключением ЦСМ направля­ются в Ростехрегулирование, где они подвергаются экспертизе в Управлении метрологии. При положительных результатах экс­пертизы формируется комиссия по проверке МСЮЛ, в состав которой включаются эксперты ЦСМ и государственных научных метрологических центров. Возглавляет комиссию, как правило, главный государственный инспектор по надзору за стандартами и обеспечением единства измерений или его заместитель.

По результатам проверки составляется акт и вместе с ком­плектом документов и проектом области аккредитации направ­ляется в рабочий орган системы аккредитации, который вместе со своим заключением передает их в Управление метрологии для рассмотрения на научно-технической комиссии (НТК). НТК принимает решение об аккредитации МСЮЛ после рас­смотрения информации о ее состоянии и готовности к аккреди­тации. При этом устанавливается область аккредитации и сфера действия аттестата аккредитации, которая может предусматри­вать проведение поверки только для собственных нужд или для любых сторонних организаций.

При положительном решении об аккредитации оформляется приказ Ростехрегулирования, которым устанавливаются область и сфера действия аттестата аккредитации, регистрируется МСЮЛ, устанавливается шифр поверительного клейма и оформляется аттестат аккредитации. Повторная аккредитация проводится не реже одного раза в 5 лет.

Контроль за деятельностью аккредитованных на право по­верки МС осуществляют органы ГМС путем:

•  предоставления метрологической службой ежегодной ин­формации о количестве поверенных средств измерений, о результатах периодических собственных внутренних про­верок системы обеспечения  качества поверки,  о посту­пивших претензиях и т.д.;

•  проверки  реального  состояния  эталонов  и   поверочного оборудования;

•  проведения круговых и радиальных сличений эталонов и средств измерений, контроля соблюдения графиков повер­ки эталонов;

•  ежегодных проверок поверочной деятельности метрологи­ческой службы и качества поверочных работ методом про­ведения выборочных контрольных поверок средств изме­рений и анализом протоколов поверки;

•  внеочередных    проверок   деятельности   метрологической службы;

•  присутствия в обоснованных случаях в МСЮЛ представи­теля органа ГМС.

При ежегодных проверках контролируют:

•  соблюдение обязанностей МС, указанных в положении о ней;

•  наличие поверенных эталонов, правильность использова­ния эталонов других организаций, пригодность к применению эталонов путем проведения круговых и радиальных сличений;

•  своевременность актуализации и правильность ведения фонда нормативных документов, а также их учет и хранение;

•  квалификацию персонала, наличие должностных инструк­ций, знание персоналом своих прав, обязанностей и нор­мативных документов;

•  правильность   организации   проведения   поверки   средств измерений;

•  правильность взимания платы за поверку;

•  деятельность по принятию мер по результатам контроля МСЮЛ.

В случае несоответствия аккредитованной МСЮЛ предъяв­ляемым требованиям и несоблюдения метрологических правил по представлению органа ГМС Ростехрегулированием аттестат аккредитации может быть аннулирован. Это решение может быть опротестовано в течение 30 дней в Ростехрегулировании. Жалобы рассматриваются на НТК, решения по ним принима­ются в месячный срок.

Калибровка средств измерений В соответствии с Законом «Об обеспечении единства измерений» средства измерений, эксплуа­тируемые вне зоны действия государственного метрологического контроля и надзора, могут подвергаться не поверке, а калибров­ке. Определение калибровки было приведено выше. Напомним его: калибровка средства измерений — это совокупность опера­ций, выполняемых с целью определения и подтверждения дей­ствительных значений метрологических характеристик и (или) пригодности к применению средства измерений, не подлежаще­го государственному метрологическому контролю и надзору.

Так как операция калибровки по определению отнесена к компетенции МСЮЛ, то работы по калибровке сразу же приоб­рели размах. Для их упорядочения Ростехрегулирование создало Российскую систему калибровки (РСК).

Положение о РСК изложено в правилах по метрологии ПР 50.2.017—95 «ГСИ. Положение о Российской системе калибровки». В документе установлены основные положения по организации, структура, функции РСК, права и обязанности входящих в нее МСЮЛ. Принципы построения РСК основаны на добровольности вступления. Аккредитацию МСЮЛ производят только зарегистри­рованные в РСК органы, компетентные в заявленной области ак­кредитации. Аккредитованная в РСК МСЮЛ выдает сертификаты о калибровке средств измерений от имени аккредитовавшего ее органа. Деятельность РСК осуществляется на основах самофинан­сирования. Структура РСК представлена на рис. 2.2.

Требования к выполнению калибровочных работ установлены в правилах по метрологии ПР 50.2.016—94 «ГСИ. Требования к выполнению калибровочных работ». Выполнение этих требований контролируется при аккредитации МСЮЛ на право проведения калибровочных работ. Сами требования устанавливаются в разра­батываемом и принимаемом на предприятии «Руководстве по ка­честву организации и выполнения калибровочных работ», в кото­ром определяются организация (структура, полномочия, взаимо­действие, ответственность), ресурсы (средства калибровки, НТД, помещения, персонал), область деятельности (аккредитации).

Технология организации и проведения работ по калибровке средств измерений во многом совпадает с работами по проведению поверки средств измерений. Основная особенность калиб­ровки состоит в том, что на основании результатов калибровки не выносится вердикт в координатах «годен — не годен», а ус­танавливаются фактические значения метрологических характе­ристик средства измерений. Эти фактические значения далее используются при оценке параметров продукции. Результаты калибровки средств измерений удостоверяются калибровочным знаком, наносимым на средство измерений, или сертификатом о калибровке, или записью в эксплуатационных документах. Протокол с результатами калибровки имеет важное значение, так как из него следуют установленные значения метрологиче­ских характеристик средства измерений. Протоколы должны храниться до следующей калибровки, но не менее года.

Требования к калибровочным клеймам установлены в ПР РСК 002—95, который представляет собой нормативный доку­мент, действующий в рамках РСК. Правила устанавливают тре­бования к изготовлению, применению, хранению и гашению калибровочных клейм. По своему содержанию правила ПР РСК 002—95 во многом аналогичны правилам ПР 50.2.007—94, рас­смотренным нами ранее. Оттиск калибровочных клейм должен содержать следующую информацию:

•  знак проведения калибровки — К;

•  условный шифр органа, проведшего калибровку;

•  две  последние  цифры года применения калибровочного клейма;

•  индивидуальный знак калибровщика.

Форма и размеры калибровочных клейм идентичны поверительным клеймам.

Порядок аккредитации МСЮЛ в РСК установлен в правилах по метрологии ПР 50.2.018—95 «ГСИ. Порядок аккредитации метрологических служб юридических лиц на право проведения калибровочных работ». Содержание этого документа почти не отличается от содержания ПР 50.2.014—2002, что вполне естест­венно, потому что, как уже было сказано ранее, поверка и калиб­ровка являются технически аналогичными процедурами. Пожа­луй, самое важное отличие заключается в том, что аккредитацию МСЮЛ на право поверки осуществляет само Ростехрегулирование, а аккредитацию на право калибровки — ГНМЦ и ЦСМ, за­регистрированные в качестве аккредитующих органов в РСК.

 

Глава 3

 

Практическая метрология

 

 

3.1.  Классификация средств измерений

3.2.  Основные элементы и погрешность средств измерений

3.3.  Нормальные условия измерений

3.4.  Нормируемые метрологические характеристики средств измерений

3.5.  Класс точности средств измерений

3.6.  Изготовление, ремонт, продажа и прокат средств измерений

3.7.  Испытания и утверждение типа средств измерений

3.8.  Ретроспектива проблем метрологического обеспечения предприятий

 

3.1. Классификация средств измерений

 

Единицы измерений (шкалы) передаются средствам измере­ний, с помощью которых и производятся собственно измерения. В этом смысле эталоны и поверочные схемы являются опера­циями вспомогательными. Напомним определение, данное в РМГ 29—99. Отметим также, что развитие науки и техники, а также чрезвычайно большая область применения средств изме­рений предопределяют невозможность разработки «идеального», устраивающего всех и навсегда определения. Поэтому для со­блюдения требований единства измерений метрологам-прак­тикам следует пользоваться принятой, узаконенной терминоло­гией, оставив теоретикам возможность разрабатывать и обсуж­дать варианты, один из которых со временем заменит дейст­вующее определение.

 

♦ Итак, средство измерений — техническое средство, предназна­ченное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и хранящее единицу физиче­ской величины, размер которой принимается неизменным (в пре­делах установленной погрешности) в течение известного интервала времени. ♦

 

Средства измерений, используемые для получения измери­тельной информации о характеристиках объектов и процессов, не связанные с передачей размера единицы другим средствам измерений, называются рабочими средствами измерений (РСИ). Принято все средства измерений подразделять на меры, измери­тельные приборы, измерительные преобразователи, измеритель­ные установки и измерительные системы.

 

♦  Меры (полное название — мера физической величины) представ­ляют собой средства измерений, предназначенные для воспроизве­дения и (или) хранения физической величины одного или несколь­ких заданных размеров, значения которых выражены в установлен­ных единицах и известны с необходимой точностью. ♦

 

Меры, воспроизводящие физическую величину одного раз­мера, называются однозначными (например, гири — однозначные меры массы). Если мера воспроизводит физическую величину разных размеров, она называется многозначной (например, штриховая мера длины). Если меры одной и той же физической величины подбираются в комплект таким образом, что имеется возможность их соединения для получения других размеров, то такой комплект называется выбором мер. Набор должен эксплуа­тироваться только с теми мерами, с которыми он прошел по­верку. Для этого меры помечают способами, исключающими изменение их метрологических характеристик. Пример набора мер — набор концевых мер длины. Если меры объединены кон­структивно так, что изменение состава комплекта мер невоз­можно, а в конструкции предусмотрены устройства для их со­единения в различных комбинациях, то такой комплект называ­ется магазином мер (например, магазин электрических сопротив­лений). К мерам относятся стандартные образцы.

Измерительная информация может быть представлена в ви­де, удобном для восприятия человеком или удобном для даль­нейшей машинной трансляции и переработки. По этому при­знаку средства измерений разделяют на измерительные приборы и измерительные преобразователи.

 

♦  Измерительный прибор (или просто прибор) — это средство из­мерений,   предназначенное  для   получения   значений   измеряемой физической величины в установленном диапазоне. ♦

 

 

♦  Измерительный преобразователь — техническое средство с нор­мированными  метрологическими  характеристиками,  служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или изме­рительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации или передачи (например, термопара). ♦

 

Измерительные преобразователи или входят в состав средст­ва измерений, или применяются вместе с ним. Приборы, пока­зания которых являются непрерывной функцией изменений из­меряемой величины, называются аналоговыми. Если измери­тельная информация представляет собой дискретные сигналы в цифровой форме, то приборы называются цифровыми. Незави­симо от способа выработки и формы измерительной информа­ции приборы могут быть показывающими и регистрирующими. Показывающий прибор допускает только отсчет, а регистрирую­щий — позволяет осуществить запись результатов измерений. Аналоговые регистрирующие приборы, как правило, самопи­шущие (непрерывная запись результатов в виде диаграммы); цифровые — печатающие.

Часто для проведения измерений требуется объединение в одно функционально целое некоторой совокупности средств из­мерений и других устройств (мер, измерительных приборов, из­мерительных преобразователей). Если эта совокупность распо­ложена в одном месте, то она называется измерительной уста­новкой; если рассредоточена по объекту измерения (например, теплоэлектростанции) — измерительной системой.

 

3.2. Основные элементы и погрешность

средств измерений

                   

Конструкция любого средства измерений определяется Прин­ципом и методом измерений, принятых при его разработке.

 

♦  Принцип измерений — физическое явление или эффект, поло­женное в основу измерений. ♦

 

♦  Метод измерений — прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений. ♦

 

♦  Практическая реализация принципа и метода приводит к созда­нию   измерительной   цепи   средства   измерений   —   совокупности элементов   средства   измерений,   образующих   непрерывный   путь прохождения измерительного сигнала одной физической величины от входа до выхода. ♦

 

Измерение начинается с выделения из совокупности физи­ческих величин, характеризующих свойства измеряемого объек­та или процесса, измеряемой величины. Это выделение осуществляется частью первого в измерительной цепи преобразовате­ля, называемого первичным измерительным преобразователем, ко­торая получила название чувствительного элемента средства из­мерений. Конструктивно обособленный первичный измеритель­ный преобразователь называется датчиком. Измерительный сигнал, пройдя по измерительной цепи все преобразования, по­ступает на измерительный механизм, который обеспечивает необ­ходимое перемещение указателя. Указатель — это часть показы­вающего устройства, положение которой относительно отметок шкалы определяет показания средства измерений.

 

♦ Показывающее устройство — это совокупность элементов сред­ства измерений, которое обеспечивает визуальное восприятие зна­чений измеряемой величины. ♦

 

Воспринять значения измеряемой величины можно в двух формах: в форме сигнала «да—нет», и тогда мы имеем дело с индикатором, т.е. техническим средством, предназначенным для установления наличия какой-либо физической величины или превышения уровня ее порогового значения. Индикаторы сред­ствами измерений не являются.

Для восприятия значений измеряемой величины необходимо иметь возможность произвести отсчет показаний средства изме­рений, т.е. осуществить фиксацию значения величины или числа по показывающему устройству средства измерений в заданный момент времени. Значение величины устанавливается по шкале средства измерений. Это очень важная часть средств измерений. Вообще говоря, шкала средства измерений — это вещественное отражение шкалы измерений (хранится и воспроизводится сред­ством измерений), о которой мы говорили выше. Поэтому мно­гие понятия и термины, употребляемые применительно к шка­лам, распространяются и на средства измерений, вообще не имеющих показывающих или регистрирующих устройств.

 

♦ Итак, шкала средства измерений — это часть его показывающе­го устройства, представляющая собой упорядоченный ряд отметок вместе со связанной с ними нумерацией. ♦

 

Отметки на шкалах могут быть нанесены равномерно, и то­гда шкала называется равномерной, или неравномерно, тогда шкала называется неравномерной. Отметка шкалы — это знак на шкале (черточка, зубец, точка и т.п.), соответствующий некото­рому значению измеряемой физической величины. Если около отметки шкалы поставлено соответствующее ей число, то она называется числовой отметкой. Шкалы с числовыми отметками часто называют именованными. Промежуток между двумя сосед­ними отметками шкалы называется делением шкалы, а соответст­вующая ему разность значений измеряемой величины — ценой деления. Не следует путать цену с длиной деления: последняя представляет собой конкретную физическую величину — рас­стояние между двумя соседними отметками. Наименьшее значе­ние измеряемой величины, которое может быть отсчитано по шкале средства измерений, называется начальным значением шкалы, а наибольшее — конечным. Разность между ними пред­ставляет собой диапазон показаний средства измерений.

Диапазон показаний не всегда совпадает с диапазоном изме­рений. В качестве диапазона измерений  принимается область значений шкалы, в пределах которой нормированы допускаемые пределы погрешности средства измерений. Наименьшее значе­ние диапазона измерений получило название нижнего предела измерений; наибольшее — верхнего предела измерений. Работоспо­собное средство измерений имеет погрешность, не превышаю­щую по величине установленного предела. Если характеристика одного из свойств средства измерений оказывает влияние на его погрешность, то она называется метрологической.

Метрологические характеристики, устанавливаемые норма­тивно-техническими документами, называют нормируемыми мет­рологическими характеристиками, а определенные эксперимен­тально — действительными.

 

♦ Погрешность средства измерений представляет собой разность между показаниями средства измерений и истинным (действитель­ным) значением измеряемой физической величины. ♦

 

По форме выражения погрешности средства измерений мож­но подразделить на абсолютные, относительные и приведенные.

Абсолютная погрешность выражается в единицах измеряемой величины. Это удобно, если абсолютная погрешность остается неизменной по величине во всем диапазоне измерений.

Относительная погрешность выражается отношением абсо­лютной погрешности к результату измерений или к действитель­ному значению измеренной физической величины. Это удобно, если абсолютная погрешность представляет собой функцию ре­зультата измерений. Для сопоставления средств измерений по точности или для выражения погрешности какой-либо характерной точки диапазона измерений удобно пользоваться приведенной погрешностью, которая представляет собой отношение абсолют­ной погрешности к условно принятому, нормирующему значе­нию измеряемой величины (например, к диапазону измерений или верхнему пределу диапазона измерений и т.п.). Это подразде­ление погрешностей принято для удобства их представления и обработки результатов эксперимента. Физически имеет смысл лишь абсолютная погрешность (рис. 3.1).

 

На вход средства измерений (с чувствительного элемента первичного измерительного преобразователя) поступает входной сигнал измерительной информации. Как правило, этот сигнал должен пройти в измерительной цепи средства измерений дос­таточно много последовательных преобразований, чтобы на вы­ходе средства измерений (на показывающем или регистрирую­щем или другом устройстве) был получен сигнал выходной ин­формации в форме, удобной для дальнейшего использования. Взаимосвязь входного и выходного сигналов называют характе­ристикой преобразования средства измерений. Различают два вида характеристик преобразования: реальную и номинальную.

Реальная характеристика преобразования средства измерения — это действительная функция взаимосвязи между сигналом, подаваемым на вход средства измерений и снимаемым на его выходе. Если рассматривать всю измерительную цепь средства измере­ний и все преобразования сигнала, то на входе мы будем иметь дело с действительным значением измеряемой величины, а на выходе — с измеренным. Эта характеристика, получившая на­звание градуировочной, определяется экспериментально.

Экспериментальное определение реальной (градуировочной) характеристики гарантирует ее заведомо нелинейный характер. Для удобства практического использования действительную функцию преобразования «сглаживают» и она в идеале пред­ставляет собой прямую линию. Эту характеристику, приписы­ваемую средству измерений, называют номинальной. Интерес представляют два возможных «крайних» случая расхождения номинальной и реальной характеристик.

В первом случае значения абсолютных погрешностей ∆X и ∆Y постоянны и не зависят от значения величины АХ входного (измеряемой величины) или Y выходного (показания средства измерений) сигналов. Этот случай отражен на рис. 3.2.

Реальная характеристика смещена на постоянную величину абсолютной погрешности относительно номинальной характе­ристики, что позволяет использовать абсолютную погрешность для нормирования погрешности средства измерений (измери­тельного преобразователя). Такая абсолютная погрешность на­зывается аддитивной, или погрешностью нуля. При введении в конструкцию средства измерений корректора нуля аддитивная погрешность легко устраняется, так как достаточно совместить хотя бы одну точку реальной и номинальной характеристик для их совпадения.

Во втором случае абсолютная погрешность преобразования прямо пропорциональна величине выходного или входного сиг­нала. Этот случай отражен на рис. 3.3.

Так как в этом случае абсолютная погрешность ∆Y = kУ (∆Х = k*Х), то постоянное по диапазону измерений значение сохраняет относительная погрешность преобразования, т.е. δу = к (δх = к*), что позволяет использовать ее при нормирова­нии погрешности средства измерений. Такая относительная по­грешность называется мультипликативной, или погрешностью чувствительности. Если установлено предельно допустимое зна­чение погрешности, то при каком-то значении Y или X погреш­ность средства измерений превысит допустимое значение. При­няв это значение Y или X за верхний предел соответствующего поддиапазона измерений и применив корректор нуля, получим возможность расширения диапазона измерений (см. рис. 3.3).

По характеру проявления в составе погрешности усматрива­ют составляющие, остающиеся неизменными или закономерно изменяющиеся, — они получили название систематических со­ставляющих погрешности. Составляющие, изменяющиеся слу­чайным образом, — это случайные составляющие погрешности средства измерений. Можно сказать, что случайные погрешно­сти — это следствие нашего незнания процесса измерения, а систематические — доля знания, т.е. по мере исследований и проникновения в глубину процесса измерения количество сис­тематических составляющих возрастает.

 

3.3. Нормальные условия измерений

 

Исследования метрологических характеристик средств из­мерений производят, как правило, в специализированных ла­бораториях.

 

•  Для обеспечения сопоставимости результатов исследований ис­пользуется установление диапазонов  значений  физических  вели­чин, непосредственно не измеряемых, но оказывающих влияние на погрешность   средства   измерений,   например   температуры   окру­жающего воздуха, атмосферного давления, влажности и др. Сово­купность   этих  диапазонов   называется   нормальными   условиями измерений. ♦

 

Погрешность средства измерений, определенная при нор­мальных условиях измерений, называется основной. Общие тре­бования к установлению нормальных условий сформулированы в ГОСТ 8.395—80 «ГСИ. Нормальные условия измерений при поверке. Общие требования». В соответствии с этим документом нормальными условиями для определения основной погрешно­сти поверяемого средства измерений следует считать диапазоны изменения:

 

•  влияющих величин, при которых составляющая погреш­ности   средства   измерений   от   действия   совокупности влияющих величин в диапазоне их изменения, установ­ленного нормальными условиями, не превышает 35% пре­дела   допускаемой   основной   погрешности   поверяемого средства измерений;

•  других  величин,   при   которых  выход  аппаратурной   по­грешности результатов их измерений за пределы допус­каемой основной  погрешности соответствующих средств  измерений не должен превышать 35% или 50% предела <•' допускаемой основной погрешности примененного эта­лонного средства измерений, если его нормальные условия отличаются от установленных для поверяемого средства измерений.

В случае если при поверке невозможно или нецелесообразно обеспечивать соблюдение нормальных условий, то фиксируются действительные или установленные для поверяемого средства измерений значения влияющих величин с целью либо приведе­ния результатов поверки к нормальным условиям, либо инфор­мации о действительных условиях ее выполнения.

 

♦ При этом под влияющей физической величиной понимают фи­зическую величину, оказывающую влияние на размер измеряемой величины и (или) результат измерений. ♦

 

При установлении нормальных условий рекомендуется выби­рать одно из следующих значений физических величин (табл. 3.1).

В дополнение к приведенным в табл. 3.1 средствам измере­ний в зависимости от их особенностей нормируются и другие физические величины.

 

3.4. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений

 

Эксплуатация средств измерений часто происходит за пре­делами нормальных условий, но при сохранении их работоспо­собности.

 

♦ Составляющая погрешности, возникающая дополнительно к ос­новной вследствие отклонения какой-либо из влияющих величин от установленного для нее диапазона нормальных условий, называется дополнительной погрешностью средства измерений. ♦

 

Дополнительные погрешности нормируются, как правило, в удельной форме. Например, в процентах с соответствующим знаком на каждые 10°С изменения температуры от номинально­го значения и т.п.

Одни и те же средства измерений могут применяться для измерений неизменных по величине физических величин и ве­личин, изменяющихся по величине за время измерения. Если это различие приводит к изменению погрешности средства из­мерений, то говорят о наличии статической и динамической по­грешностей средства измерений.

Погрешность средства измерений — его основная метрологи­ческая характеристика. Все характеристики средства измерений как технического устройства классифицируются в качестве мет­рологических в зависимости от их влияния на величину погреш­ности: если какая-либо характеристика оказывает влияние, то она считается метрологической. В общем случае к метрологическим характеристикам средств измерений относят назначение, диапа­зон измерений, погрешность, влияющие величины [3].

Назначение указывает на то, какая физическая величина (или величины), в каких единицах (или шкалах) и в каком диапазоне (или диапазонах) измеряется данным средством измерений.

Влияющими являются величины, которые не указаны в на­значении средства измерений, но оказывают влияние на его по­казания. Влияющие величины по отношению к объекту измере­ния подразделяются на внутренние и внешние.

Внешние влияющие величины характеризуют условия проведения измерений: температуру окружающего воздуха; его влажность; ат­мосферное давление; вибрацию основания, на котором размещает­ся средство измерений; горизонтальность основания и т.п.

Внутренние влияющие величины характеризуют объект изме­рений, но не измеряются данным средством измерений. Их иногда называют неинформативными параметрами измерительно­го сигнала. Например, на показания напряжения переменного тока влияет его частота, и наоборот; на показания расходомера влияет вязкость измеряемой жидкости и т.п. Разработаны пра­вила, в соответствии с которыми для каждого средства измерений должны приводиться все его метрологические характери­стики. В противном случае, естественно, нарушаются требова­ния единства измерений, так как результаты измерений воспро­извести невозможно. Эти правила сформулированы в ГОСТ 8.009—84 «ГСИ. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений». Характеристики делятся на группы:

• характеристики, предназначенные для определения резуль­татов измерений (без введения поправки):

—  функция преобразования измерительного преобразова­теля (прибора с неименованной шкалой или со шкалой, градуированной в единицах, отличных от единиц вход­ной величины);

—  значение однозначной или значения многозначной меры;

—  цена деления шкалы измерительного прибора или мно­гозначной меры;

—  вид выходного кода, число разрядов кода, цена единицы наименьшего разряда кода средств измерений, предна­значенных для выдачи результатов в цифровом коде;

• характеристики,   систематической   погрешности   средства измерений:

—  значение систематической составляющей Ас ;

—  значения систематической составляющей    Ас , математи­ческого ожидания М[АС] и среднего квадратического от­клонения S[ Ac ] систематической составляющей.

Задание математического ожидания и среднего квадратиче­ского отклонения для систематической погрешности практику­ется в связи с тем, что для множества экземпляров средств из­мерений одного типа она рассматривается в качестве случайной величины. Если значения математического ожидания и среднего квадратического отклонения систематической погрешности из­меняются по времени, то необходимо их нормировать в функ­циональной зависимости от времени. Методика оценки характе­ристик систематической погрешности средств измерений регла­ментирована руководящим документом РД 50-453—84 «ГСИ. Характеристики погрешности средств измерений в реальных ус­ловиях эксплуатации. Методы расчета».

Для определения значения Ас выполняют два ряда наблюде­ний (операций, проводимых при измерении и имеющих целью своевременный и правильный отсчет показаний средства изме­рений) известной с достаточной точностью величины Лд, пода­ваемой на вход. При выполнении наблюдений первого ряда зна­чение входной величины X медленно и плавно подводим к тре­буемому значению Xд со стороны меньших значений. Получаем ряд значений, который обозначим XMi = ХM, ХМ2, ХM3, …, Хмп-При выполнении наблюдений второго ряда величину X подво­дим к значению Хд со стороны больших значений и получаем ряд значений, который обозначим ХБi = ХБ1, ХБ2, ХБ3, …, ХБn. Для каждого ряда наблюдений находим среднее арифметическое значение систематической погрешности:

Для совокупности средств измерений данного типа  характе­ристики систематической составляющей погрешности опреде­ляются путем проведения многократных наблюдений известной величины XД сравнительно большим числом (т) экземпляров средств измерений. По результатам наблюдений определяем средние арифметические значения для каждого испытываемого экземпляра. Обозначим ряд этих значений Xi = Xi, X2, X3, ..., Хт. Затем определим среднее арифметическое значение (XCD) резуль­татов этого ряда:

Среднее арифметическое значение XCD представляет собой оценку математического ожидания результата измерения величины XД  всеми т экземплярами исследуемых средств измере­ний. Теперь можем получить оценку математического ожидания систематической составляющей погрешности средств измерений данного типа:

1. Характеристиками случайной составляющей погрешности средств измерений являются или среднее квадратическое откло­нение S[∆], или среднее квадратическое отклонение S[∆] и нор­мализованная автокорреляционная функция гд[т], или функция спектральной плотности S∆[ω].

Для определения среднего квадратического отклонения слу­чайной составляющей погрешности средства измерений также необходимо произвести два ряда наблюдений со стороны мень­ших и больших значений известной величины ХД. На практике, естественно, второй раз наблюдения не проводят, а используют результаты, полученные для определения систематической со­ставляющей. В этом случае на первом этапе определяют значе­ния погрешностей:

Среднее квадратическое отклонение случайной составляю­щей погрешности типа средств измерений не рассчитывается, а принимается равным предельно допустимому значению, уста­новленному для данного типа средств измерений (SД[∆]).

2.  Характеристика случайной составляющей погрешности средств измерений от явлений гистерезиса — вариация К выходного сиг­нала (показаний) средства измерений.

Оценка вариации выходного сигнала экземпляра средств из­мерений производится по зависимости:

Вариация выходного сигнала средств измерений данного типа принимается равной установленному для типа значению (VД).

3.  Характеристика погрешности средств измерений — значе­ние собственно погрешности.

Погрешность экземпляра средств измерений определяется по формуле:

 

Как следует из зависимости (3.10), погрешность средств изме­рений определенного типа рассматривается как случайная величи­на во всем интервале изменения значения влияющей величины.

4.  Характеристики  чувствительности   средств  измерений  к влияющим величинам:

•  функции влияния;

•  величина изменения значений метрологических характе­ристик, обусловленная изменением влияющих величин в установленных пределах.

5. Динамические характеристики средств измерений подразде­ляются на характеристики, устанавливаемые для всех средств измерений, характеристики аналоговых средств измерений, ха­рактеристики  цифровых измерительных приборов  и  аналого-цифровых преобразователей и характеристики цифроаналоговых преобразователей.

В качестве общих динамических характеристик устанавливаются:

•  переходная характеристика;

•  импульсная переходная характеристика;

•  амплитудно-фазовая характеристика (АФХ);

• амплитудно-частотная характеристика (АЧХ), которая уста­навливается для минимально фазовых средств измерений;

•  совокупность АЧХ и фазочастотной характеристик;

•  передаточная функция.

К динамическим характеристикам аналоговых средств изме­рений относятся:

•  время реакции;

•  коэффициент демпфирования;

•  постоянная времени;

•  значение АЧХ на резонансной частоте;

•  значение резонансной собственной круговой частоты.

Для аналого-цифровых преобразователей (АЦП) и цифровых измерительных приборов (ЦИП), время реакции которых не превышает минимально возможного интервала времени между двумя измерениями, устанавливаются:

•  время реакции;

•  погрешность регистрации времени отсчета;

•  максимальная частота (скорость) измерения.

К динамическим характеристикам цифроаналоговых преоб­разователей относятся:

•  время реакции;

•  переходная характеристика.

6.  Входной и выходной импедансы.

Импеданс — характеристика, отражающая изменение по­грешности средства измерений за счет подключения к его входу (входной импеданс)  или выходу (выходной импеданс) других

устройств.

7.  Неинформативные  параметры   выходного  сигнала   средств измерений.  Под неинформативными понимают параметры вы­ходного сигнала средств измерений, которые не несут в себе информации об измеряемой величине.

Перечисленные выше группы метрологических характери­стик являются основой, перечнем, из которого следует выбирать соответствующие специфике конкретного типа (экземпляра) средства измерений. Нормирование, т.е. количественное огра­ничение метрологических характеристик средств измерений, производят двумя способами:

(1) установлением   номинальных   (приписанных)   значений, распространяющихся на все средства измерений данного типа и служащих для подбора типа, удовлетворяющего ус­ловиям проведения измерений, в том числе и по точности;

(2)  установлением предельных, граничных значений, позво­ляющих решить все задачи по обеспечению единства из­мерений: осуществить поверку средств измерений; рас­считать как составляющие, так и суммарное значение по­грешности средства измерений и т.д.

Расчет характеристик погрешности средств измерений в ре­альных условиях эксплуатации, в весьма упрощенном виде представленный выше, базируется на положениях, установлен­ных в [59]. Используются два подхода к их определению:

(1)  первый подход заключается в установлении значений ха­рактеристик расчетным путем статистическими методами по результатам экспериментальных исследований. Расчет базируется на пренебрежении факторами, имеющими ма­лое влияние, при наличии трех и более факторов, оказы­вающих заметное воздействие на величину той или иной метрологической  характеристики.   Характерная  особен­ность метода —  установление  ширины доверительного интервала с заданным уровнем вероятности нахождения в нем реального значения характеристики;

(2)  второй   подход   основан   на   суммировании   предельных (максимально установленных любым путем: расчетным или теоретическим) значений составляющих с целью по­лучить предельные значения метрологических характери­стик средства измерений. Такой подход при наличии не­скольких влияющих величин дает за счет арифметическо­го суммирования завышенные, ухудшенные значения ха­рактеристик. Но при этом повышается гарантия, что ма­лозначимые, неучтенные факторы не окажут влияния на метрологические   характеристики   средства   измерений. Фактически речь идет об определении метрологических характеристик   с   доверительной   вероятностью,   равной единице.   Этот  метод  предпочтителен для  определения метрологических характеристик средств измерений, при­меняемых при проведении особо важных и дорогостоя­щих экспериментов.

 

3.5. Класс точности средств измерений

 

На основании установленных значений метрологических ха­рактеристик средства измерений подразделяют по классам точно­сти. Класс точности средств измерений — это обобщенная харак­теристика, применяемая для типа средств измерений. Класс точ­ности, как правило, отражает уровень точности средств измере­ний и другие метрологические характеристики, влияющие на точность. Правила установления классов точности и отнесения к ним средств измерений сформулированы в ГОСТ 8.401—80 «ГСИ. Классы точности средств измерений. Общие требования». Стандартом регламентированы способы назначения классов точности в зависимости от способа выражения пределов допускаемых погрешностей средств измерений. Предусматривается выражение предельно допускаемых погрешностей абсолютными, относительными и приведенными значениями.

Абсолютная погрешность должна быть выражена уравнением вида:

•  конечному значению шкалы прибора, если нулевая отметка находится на краю или вне шкалы;

•  сумме конечных значений шкалы прибора (без учета зна­ков), если нулевая отметка находится внутри шкалы;

•  номинальному значению измеряемой величины, если тако­вое установлено;

• длине шкалы, если шкала неравномерная (логарифмическая или гиперболическая). В этом случае погрешность и длина шкалы выражаются в одних единицах.

Классы точности обозначаются буквами, цифрами и другими знаками, позволяющими проставлять обозначения в документа­ции и на средствах измерений наиболее технологичным спосо­бом. Например, класс точности лабораторных весов обозначает­ся символами 1; 11; 111; 1111. Класс точности гирь — буквами латинского алфавита и т.д. Обозначения и номера классов точ­ности позволяют четко определить место средств измерений в поверочной схеме и установить их подчиненность эталонам. Классы точности, хотя и не являются напрямую указателями точности средств измерений, все же в пределах одного вида средств измерений1 позволяют сопоставлять их в категориях «точнее — грубее».

 

3.6. Изготовление, ремонт, продажа и прокат средств измерений

 

РСИ, эксплуатируемые в стране, либо произведены отечест­венными производителями, либо ввезены по импорту. Произ­водство и передача в эксплуатацию средств измерений в рамках действия Закона РФ «Об обеспечении единства измерений» в редакции 1993 г. в России лицензируются на основе правил по метрологии ПР 50.2.005—94 «Порядок лицензирования деятель­ности по изготовлению, ремонту, продаже и прокату средств измерений». Правила устанавливают порядок лицензирования по изготовлению, ремонту, продаже и прокату средств измере­ний в Российской Федерации, применяемых в сферах распро­странения государственного метрологического контроля и над­зора в соответствии с Законом РФ «Об обеспечении единства измерений», и распространяются на все юридические и физиче­ские лица независимо от форм собственности, осуществляющие эту деятельность.

Лицензирование — это выполняемая в обязательном порядке процедура выдачи лицензии юридическому или физическому лицу на осуществление им деятельности, не запрещенной законодательством Российской Федерации и подлежащей обязатель­ному лицензированию. Рассматриваемая нами лицензия — это разрешение, выдаваемое компетентным органом ГМС на закре­пленной за ним территории юридическому или физическому лицу (лицензиату) на осуществление им деятельности по изго­товлению, ремонту, продаже и прокату средств измерений. Вы­даваемая лицензия действительна на всей территории Россий­ской Федерации. Компетентными органами ГМС, имеющими право выдавать лицензии на изготовление, ремонт, продажу и прокат средств измерений, являются органы ГМС на территори­ях республик в составе Российской Федерации, автономной об­ласти, автономных округов, краев, областей, городов Москвы и Санкт-Петербурга. Основанием для выдачи, юридическому или физическому лицу лицензии является:

•  заявление юридического или физического лица на осуще­ствление лицензируемого вида деятельности;

•  положительные результаты проверки компетентным органом условий осуществления лицензируемого вида деятельности на их соответствие требованиям нормативных документов по обеспечению единства измерений и требованиям, устанавли­ваемым настоящими Правилами. Для получения лицензии на изготовление средств измерений необходимо:

•  иметь   комплект   конструкторско-технологической   доку­ментации на изготовление средства измерений, имеющего «Сертификат об утверждении типа средства измерений»;

•  обеспечить условия для изготовления средств измерений в со­ответствии с конструкторско-технологической документацией;

•  обеспечить условия для проведения органом ГМС по мес­ту расположения лицензианта испытаний средства изме­рений на соответствие утвержденному типу.

Лицензия на изготовление средств измерений дает лицензиа­ту право на их продажу и ремонт.

Для получения лицензии на ремонт средств измерений для сторонних организаций необходимо иметь:

•  рабочие помещения, соответствующие требованиям к ор­ганизации ремонта средств измерений и условиям хране­ния средств измерений;

•  необходимое технологическое оборудование, средства из­мерений, ремонтную документацию;

•  квалифицированные кадры, выполняющие работы по ре­монту, юстировке, наладке средств измерении;

•  аттестат аккредитации на право поверки средств измере­ний данного типа или договор на проведение  поверки данных средств измерений с организацией, обладающей этим правом.

Для получения лицензии на продажу или прокат средств из­мерений необходимо иметь:

•  рабочие помещения, соответствующие требованиям к ус­ловиям хранения средств измерений;

•  помещения,   квалифицированные   кадры   и   необходимое оборудование, обеспечивающие условия для демонстрации работоспособности средств измерений;

•  аттестат аккредитации на право поверки средств измере­ний данного типа или договор  на проведение  поверки данных средств измерений с организацией, обладающей этим правом.

Выдача лицензии производится соответствующим компе­тентным органом после проверки на основании заявления и па­кета документов заявителя, подтверждающих выполнение вы­шеперечисленных требований. Проверка и оформление лицен­зии компетентным органом проводятся в течение 30 дней.

В случае обнаружения недостатков в организации лицензи­руемой деятельности, препятствующих выдаче лицензии, ком­петентный орган формулирует в акте проверки мотивирован­ный отказ.

Лицензия выдается на срок не более 5 лет.

По истечении срока действия лицензии повторное лицензи­рование может быть осуществлено по сокращенной или полной программе по решению компетентного органа.

 

3.7. Испытания и утверждение типа средств измерений

 

Лицензия на право изготовления средств измерений выдает­ся на срок действия «Сертификата об утверждении типа», полу­чаемого заявителем в соответствии с правилами по метрологии ПР 50.2.009—94 «ГСИ. Порядок проведения испытаний и ут­верждения типа средств измерений».

Правила устанавливают порядок проведения испытаний для утверждения нового типа средств измерений или для подтвер­ждения соответствия испытываемых средств измерений уже имеющемуся типу. На основании полученных результатов испы­таний принимают решение об утверждении типа средств изме­рений и внесении средств измерений в Государственный реестр. Утверждение типа может быть произведено для импортируемых средств измерений на основе результатов их испытаний, прове­денных в стране расположения фирмы-изготовителя.

Утверждение типа средств измерений проводит Ростехрегулирование, так как эти работы представляют собой одну из форм государственного метрологического контроля в целях обеспечения единства измерений в стране.

Испытания на утверждение типа средств'измерений прово­дятся организациями, аккредитованными Ростехрегулированием в качестве государственных центров испытаний средств измере­ний (ГЦИ СИ) и внесенными в Государственный реестр средств измерений. Цель этих испытаний — проверка соответствия тех­нической документации и технических характеристик средств измерений требованиям технического задания, технических ус­ловий и распространяющихся на них нормативных и эксплуата­ционных документов, включающих методики поверки средств измерений. При положительном исходе испытаний Ростехрегу-лирование принимает решение об утверждении типа, которое удостоверяется сертификатом об утверждении типа. На основа­нии выданного сертификата производится регистрация средств измерений в Государственном реестре. С этого момента средства измерений считаются допущенными к эксплуатации в стране. В соответствии с международными соглашениями, заключенными Россией с другими странами, Ростехрегулированием может быть принято решение о признании результатов испытаний или ут­верждения типа и внесения в Государственный реестр без про­ведения испытаний в ГЦИ. Испытания проводят по программе, утвержденной или согласованной с ГЦИ, которая должна вклю­чать в себя определение метрологических характеристик кон­кретных образцов средств измерений и экспериментальную ап­робацию методики поверки. На испытания должны быть пред­ставлены:

•  образец (образцы) средств измерений;

•  программа испытаний типа, утвержденная ГЦИ СИ;

•  технические условия, подписанные руководителем органи­зации-разработчика;

•  эксплуатационные документы. Для импортируемых средств измерений  —  комплект документации  фирмы-изготовителя, прилагаемый к средству измерений, с переводом на  русский язык;

•  нормативный документ по поверке (в случае отсутствия разде­ла «Методика поверки» в эксплуатационной документации);

•  описание типа и фотографии средства измерений;

•  разрешение организации-разработчика допустимости опуб­ликования описания типа в открытой печати.

Контроль соответствия средств измерений утвержденному ти­пу осуществляется путем проведения испытаний на соответствие типу. Эти испытания проводят органы Ростехрегулирования по месту расположения изготовителей или пользователей соответст­вующих средств измерений. Испытания проводятся в случае:

•  наличия информации от потребителей об ухудшении каче­ства выпускаемых или импортируемых средств измерений;

•  внесения   в  конструкцию  или  технологию  изготовления средств измерений изменений, влияющих на их нормиро­ванные метрологические характеристики;

•  истечения срока действия сертификата об утверждении типа. На испытания представляются:

•  копия сертификата об утверждении типа;

•  копия акта испытаний средств измерений для целей ут­верждения типа и акт последних испытаний на соответ­ствие типу;

•  технические условия;

•  эксплуатационные документы.

Для проведения испытаний отбираются образцы средств из­мерений и составляется акт отбора. Образцы после испытаний возвращаются предприятию-изготовителю. За программу испы­таний берут программу, утвержденную ГЦИ СИ при проведении испытаний для целей утверждения типа.

Признание результатов испытаний типа, проведенных в за­рубежных странах, производится путем запроса у соответствую­щих органов национальных метрологических служб зарубежных стран результатов испытаний и их экспертизы в ГЦИ СИ.

Информация об утвержденных типах средств измерений публикуется в официальных изданиях Ростехрегулирования.

 

3.8. Ретроспектива проблем

метрологического обеспечения предприятий

 

Ретроспектива проблем метрологического обеспечения предпри­ятий В последние годы на ряде отечественных предприятий мет­рологические службы развиваются успешно. Это проявляется в виде оснащения новыми средствами измерений, эталонами, в аккредитации все большего числа метрологических служб на право поверки и калибровки средств измерений. Однако в це­лом состояние метрологического обеспечения предприятий не­удовлетворительное. Внешние проявления этого системного кризиса связаны с потерей технического и кадрового потенциа­ла метрологических служб, устаревшей нормативной базой, на­рушениями требований законодательства и стандартов. На со­временном этапе, когда экономическое положение большинства предприятий стабилизируется, требуется внимательное отноше­ние к причинам возникновения кризисной ситуации. Метроло­гическое обеспечение большинства предприятий не может быть эффективным, если не учитывать направления развития техники и методов измерений. В свою очередь, для эффективного при­менения современной измерительной техники необходима соот­ветствующая нормативная база и организация работ. Таким об­разом, эволюция роли и масштаба измерений в промышленно­сти актуализируют задачу комплексного анализа и приведения правовых, организационных, технических и экономических ос­нов деятельности в области измерений.

К настоящему времени известно о функционировании на предприятиях десятков тысяч метрологических служб. На право проведения поверки средств измерений аккредитовано 15—20% метрологических служб предприятий, на право калибровки (вне сферы госконтроля) — 10—15%, на право проведения метроло­гической экспертизы — не более 5%. На большинстве предпри­ятий проводится инвентаризация имеющегося парка средств из­мерений и его обновление. О приобретении предприятиями но­вых средств измерений и эталонов стало возможным говорить только в последние два-три года. По экспертным оценкам, 80% средств измерений морально и физически устарели. Темпы об­новления средств измерений и эталонов не превышают 5—10%от числа применяемых приборов. Аккредитация на право повер­ки средств измерений и других метрологических работ представ­ляет собой неоправданно длительный, сложный и дорогостоя­щий процесс. Из-за этого активное развитие метрологических служб предприятий сдерживается, требуются существенные до­полнительные издержки на метрологические работы, отсутству­ют гарантии качественного метрологического обеспечения. Метрологические службы на предприятиях не принимают ак­тивное участие в работах по выполнению заказа. Их основная деятельность все чаще ограничивается организацией поверки средств измерений.

Таким образом, метрологическая служба на предприятии чаще всего представляет собой второстепенное подразделение для обеспечения основной деятельности, финансируется по ос­таточному принципу без учета перспективных задач развития, оснащена устаревшей техникой и испытывает нехватку специа­листов. В такой ситуации метрологическая служба не способна в полной мере выполнять требования Закона РФ «Об обеспечении единства измерений», многочисленных государственных стан­дартов и правил по метрологии.

В основе развития метрологии лежат проблемы техники и ме­тодов измерений. Прогресс в информационных технологиях и их активное внедрение в технику и методы измерений сделал изме­рения необыкновенно доступными. Комплексная унификация информационно совместимых датчиков, преобразователей и дру­гих электронных компонентов, устройств обработки, отображе­ния и передачи результатов измерений приводит к быстрой смене поколений средств измерений. Проектирование и формирование приборов и систем для типовых задач на базе существующих эле­ментов занимает не более нескольких месяцев. Другой характер­ной чертой развития современной техники измерений становится комплексирование измерительных, контрольных, испытательных и управленческих задач в одном микроэлектронном техническом устройстве. Возникают проблемы с прослеживанием измерений по эталонам, так как реализовать это обычными методами не все­гда возможно. Для сложных измерительных приборов и систем стало обычным делом программное управление процессом изме­рений. Развитие этого направления привело к широкому распро­странению так называемых «виртуальных» (многофункциональ­ных перепрограммируемых)  измерительных приборов  и  целых измерительных лабораторий. Эти тенденции развиваются парал­лельно с поиском эффективных методов и средств для решения новых измерительных задач, например, в области нанотехнологий, контроля опасных веществ и др. Разнообразие измеритель­ных задач в интересах быстроразвивающихся технологий вызыва­ет необходимость создания все большего количества первичных государственных эталонов.

Тенденции развития организационных, нормативных и техни­ческих основ метрологической деятельности Для того чтобы опе­ративно реагировать на вызовы технологического прогресса, должна быть существенно реформирована нормативная база. В настоящее время нормативной базой метрологических работ являются Государственные общепромышленные стандарты ГСИ (10 документов), правила Госстандарта России серии ПР 50.2 (18 документов), отраслевые нормативные документы по метро­логии (около 500 документов). Из перечисленных документов только государственные метрологические стандарты учитывают современную специфику работ предприятий различного профиля. Порядок метрологического обеспечения разработки продукции отраслей, подготовки производства, испытаний изделий должны устанавливаться в отраслевых документах. Однако большинство отраслевых документов разработаны до 2000 г. и лишь небольшая часть из них соответствует действующему законодательству. Та­ким образом, нормативная база метрологии отраслевых предпри­ятий не соответствует решаемым задачам.

Развитию метрологических служб также не способствует деятельность по государственному метрологическому надзору. Поскольку государственный метрологический надзор за дея­тельностью предприятий проводится организациями Ростехрегулирования, а отраслевой надзор не организован, то анализ метрологической деятельности в большинстве отраслей не про­водится с 1990-х годов. Начиная с 2005 г. развертывается кон­трольно-надзорная деятельность отраслевых предприятий (на­пример, Федеральной службы по оборонному заказу — Рособоронзаказ). В соответствии с возложенными на Рособоронзаказ функциями он проверяет соблюдение заказчиками и испол­нителями государственного оборонного заказа выполнение обя­зательных требований. С учетом деятельности Рособоронзаказа объем надзорных мероприятий значительно вырос. Причем если независимые  проверки  Рособоронзаказа,  заинтересованного  в повышении эффективности деятельности предприятий, являют­ся оправданными, то работы по государственному метрологиче­скому надзору органами Ростехрегулирования в течение ряда лет демонстрируют свою неэффективность. Поэтому существует объективная потребность в устранении избыточности и повы­шении эффективности контрольно-надзорных мероприятий.

Реализовать такие предложения в полном объеме в рамках действующего законодательства невозможно. Сегодняшняя нор­мативная правовая база дает возможность руководителям пред­приятий и заказчикам делить ответственность за состояние мет­рологического обеспечения с организациями Ростехрегулирова­ния, для которых интересы предпрятий не являются приоритет­ными. Для развивающейся и сильной экономики государствен­ное регулирование в сфере производства продукции не только не нужно, но и серьезно ограничивает развитие промышленной метрологии. Во всех без исключения развитых странах обеспе­чение единства измерений в отраслях промышленности не явля­ется сферой государственного регулирования. Оно полностью регулируется системой нормативных документов и содержанием контрактов.

В начале 1990-х годов впервые в России был принят и начал действовать Закон РФ «Об обеспечении единства измерений». Он заменил совокупность устаревших нормативных актов и прибли­зил правовые основы метрологической деятельности к принятым в большинстве зарубежных государств. Права проведения метро­логических работ во всех ответственных сферах общества были перераспределены в пользу организаций Госстандарта (Ростехре­гулирования). Благодаря этому в период резкого спада объемов производства во многих отраслях экономики удалось сохранить государственную эталонную базу и развить потенциал центров стандартизации и метрологии Ростехрегулирования.

Новые потребности развития измерений, связанные с дина­микой высокотехнологичных производств и возрастающей кон­куренцией товаров и услуг, объективно вызывают необходи­мость совершенствования нормативно-правового регулирования всех сторон измерительного дела, прежде всего деятельности по обеспечению единства измерений. В новом законодательстве в первую очередь должны быть решены следующие вопросы:

• распределение функций в области обеспечения единства измерений между государственными органами управления

и другими участниками измерительного дела должно соот­ветствовать основным положениям административной ре­формы;

•  повышение   роли   и   потенциала  метрологических  служб предприятий и организаций. Высокая стоимость услуг в области обеспечения единства измерений;

•  решение проблем организационного и финансового обес­печения   работ   по   государственному   метрологическому контролю;

•  повышение эффективности отраслевой, межотраслевой и региональной координации метрологических работ;

•  создание предпосылок к регулированию и развитию при­боростроительных отраслей промышленности;

•  ликвидация необоснованных административных барьеров для оперативного внедрения и применения новых измери­тельных технологий.

Метрологическая служба предприятия должна стать органи­зационной структурой эффективного менеджмента всех процес­сов измерений и управления измерительным оборудованием в интересах обеспечения безопасности, качества и конкурентоспо­собности продукции и услуг.

В соответствии с планом законотворческой деятельности спе­циалистами Минпромэнерго и Ростехрегулирования при активном участии широкого круга представителей различных министерств и ведомств, организаций науки и промышленности разработан про­ект Федерального закона «Об обеспечении единства измерений», с содержанием которого можно ознакомиться на сайтах ряда орга­низаций. Законопроект определяет основы государственного регу­лирования обеспечением единства измерений в виде областей дея­тельности, методических и технических основ обеспечения единст­ва измерений и обязательных требований к эталонам, средствам и методам измерений. Устанавливаются формы и организационные основы государственного регулирования. Предложены базовые по­ложения по информационному и финансовому обеспечению дея­тельности. Законопроект не противоречит положениям Конститу­ции Российской Федерации. Можно утверждать, что представлен­ный документ является завершенным законодательным актом в смысле полноты и детализации положений.

Не менее важное достоинство рассматриваемого законопро­екта — преемственность его положений по отношению к действующему Закону РФ «Об обеспечении единства измерений» 1993 г. Из сравнения положений законопроекта и действующего закона видно, что сохранены: жесткое государственное управле­ние процессом передачи размера единиц величин на всех уров­нях, требование о применении установленных единиц величин, будет обеспечен необходимый государственный надзор за при­менением норм и правил по метрологии во всех областях дея­тельности, где роль государства остается главенствующей, и дру­гие ключевые положения. Нормы действующего законодательст­ва подверглись изменению в той мере и в том направлении, ка­кие были необходимы, чтобы деятельность в области обеспече­ния единства измерений развивалась в соответствии с потребно­стями экономики, а организационные основы соответствовали современной системе государственного управления.

Решать проблемы организации измерений, поверки, калиб­ровки, испытаний средств измерений и других метрологических работ, ориентируясь исключительно на свои возможности, сего­дня не способны даже самые крупные промышленные предпри­ятия. Роль отраслевой координации возрастает. Однако возмож­ности координации в рамках метрологических служб отраслей значительно сократились. Созданная в 1970—1980-е годы право­вая и нормативная база метрологического обеспечения разра­ботки и производства продукции практически перестала сущест­вовать, а организационные основы отраслевой метрологии в процессе реорганизации структур государственного управления и реструктуризации органов управления промышленными предприятиями в основном разрушены. Прекратилось финансирова­ние центральных и базовых организаций, которые проводили сбор и анализ информации о состоянии метрологического обес­печения с целью определения соответствия потребностям про­изводства, организовывали и проводили метрологическую атте­стацию методик выполнения измерений, выполняли метрологи­ческую экспертизу документов, разрабатывали нормативные до­кументы. Из-за этого развитие метрологического обеспечения разработки, производства и испытаний промышленной продук­ции происходит без какой-либо координации и связи с реаль­ными потребностями современных технологий.

В ряде отраслей вырабатывается новая структура отраслевого регулирования метрологических работ, включающая отраслевую метрологическую службу, систему калибровки средств измерений. Распорядительным документом о метрологической службе отрасли могут быть закреплены права и обязанности головных и базовых организаций, но отношения между конкретными предприятиями должны строиться на двусторонней, взаимовы­годной договорной основе. Для объединения сил и средств метрологических служб нескольких юридических лиц необхо­димо создавать ассоциации, союзы предприятий, которые бу­дут иметь возможность реализации проектов отдельных пред­приятий, комплексных проектов по развитию нормативной ба­зы, дорогостоящего оборудования, обсуждения развития мет­рологии по отдельным направлениям, защиты интересов мет­рологических служб предприятий в государственных органах управления. В этой ситуации рациональным .является смешан­ный подход к координации метрологической Деятельности, ба­зирующийся на двух направлениях:

 

•  создание  отраслевых  метрологических  служб,  обеспечи­вающих   связь   развития   метрологического   потенциала предприятий с основными задачами отраслей и государст­венными  программами  развития.   В   рамках  отраслевых метрологических  служб  будут преобладать двусторонние отношения предприятий с головными и базовыми метро­логическими организациями;

•  добровольное   объединение   предприятий   в   ассоциации, союзы по основным видам деятельности предприятий, по видам  выпускаемой  продукции   и  по  территориальному принципу,  позволяющее  осуществлять реальное  взаимо­действие между предприятиями по широкому кругу метро­логических проблем.

 

Отраслевое и региональное взаимодействие метрологических служб В рамках ассоциаций могут успешно решаться проблемы не только отраслевой, но и межотраслевой и межрегиональной координации метрологических служб. Первые шаги в этом на­правлении уже сделаны. Ведущие предприятия ряда отраслей (например, ракетно-космической и судостроительной промыш­ленности Москвы и С.-Петербурга) учредили Метрологические ассоциации промышленников и предпринимателей. Ассоциации активно включились в процесс формирования нормативной правовой базы в области единства измерений, проводят семина­ры и конференции, оказывают помощь своим членам в аккре­дитации их метрологических служб, содействие в продвижении приборостроительной продукции. В планах на текущий и сле­дующий годы — проведение отраслевых метрологических семи­наров в судостроении, ракетно-космической промышленности, всероссийских конференций по электрическим измерениям и измерениям температуры, разработка новых нормативных доку­ментов, участие в разработке новых законопроектов и техниче­ских регламентов, оказание разнообразной помощи метрологам предприятий. В работе Метрологической ассоциации помимо предприятий оборонной промышленности представлен граждан­ский сектор экономики. Это открывает возможности для фор­мирования единого метрологического пространства для произ­водителей товаров и услуг в виде нормативной, организацион­ной и технической основ.

Указанные выше тенденции — следствие экономических ре­форм, поэтому следует ориентироваться на их дальнейшее влия­ние на развитие метрологических служб. Таким образом, основ­ными направлениями развития метрологического обеспечения отечественных предприятий являются следующие тенденции.

Приоритетом развития метрологического обеспечения пред­приятий становится техническое и методическое обеспечение задач измерений, возникающих при выполнении заказов с це­лью обеспечения качества продукции. Метрологическая служба предприятия рассматривается как активный участник работ по разработкам и производству изделий, развивает работы по мет­рологической экспертизе и надзору на предприятии. Она зани­мает ведущее место в работах по обеспечению качества продук­ции. Государственная контрольно-надзорная деятельность долж­на быть сведена к минимальным объемам и увязана с выполне­нием обязательных требований, предусмотренных в контрактах на проведение работ. Координацию деятельности метрологиче­ских служб предприятий следует осуществлять при нормативной поддержке отраслевых органов государственного управления на основе добровольных двусторонних соглашений с головными метрологическими организациями и добровольных многосто­ронних объединений предприятий в ассоциации и союзы по метрологии.