Средства измерений, их поверка и калибровка

Согласно РМГ 29-99 [51] средство измерений – техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины, размер которой принимают неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени. Это определение отражает две основные функции средства измерения – воспроизведение величины и ее измерение.

Напомним, что процесс измерения можно разделить на следующие элементарные измерительные операции:

- измерительное преобразование измеряемой физической величины Х в другую физическую величину Q, однородную или неоднородную с измеряемой;

- воспроизведение физической величины Q_М заданного размера N[Q], однородной с преобразованной величиной Q;

- сравнение однородных физических величин – преобразованной Q и воспроизведенной мерой Q_М =N[Q].

2.6.1 Состав средства измерения

В состав средства измерения (СИ) могут входить следующие элементарные средства измерения (устройства, выполняющие элементарные операции измерения):

Измерительный преобразователь – техническое устройство, построенное на каком-либо определенном физическом принципе и выполняющее одно частное измерительное преобразование, т.е. операцию преобразования входного сигнала Х в выходной Х₁, информативный параметр которого связан с заданной степенью точности с информативным параметром входного сигнала и может быть измерен с достаточной степенью точности.

Мера – элементарное средство измерения, предназначенное для воспроизведения и/или хранения физической величины одного (однозначная мера) или нескольких (многозначная мера) размеров, значения которых выражены в установленных единицах и известны с необходимой точностью.

Компараторы (устройства сравнения) – это элементарное средство измерений, дающее возможность выполнять сравнение мер однородных величин или же показаний измерительных приборов.

Обобщенная структурная схема средства измерений представлена на рисунке 2.4 [52].

Входной сигнал Х преобразуется измерительным преобразователем в пропорциональный ему (функционально связанный) сигнал Х₁, который поступает на один из входов устройства сравнения. Отметим, что существует большой класс средств измерения, в которых отсутствует измерительный преобразователь, в этом случае входной сигнал подается непосредственно на один из входов компаратора.

Сигнал, поступивший с измерительного преобразователя, сравнивается с сигналом X_M, поступившим от многозначной меры на другой вход компаратора. Отметим, что роль меры могут выполнять самые разные устройства – гири в случае весов, проградуированные шкалы в случае линейки, термометра, электроприборов. Удобны именно многозначные меры, т.к. они позволяют вводить количество мер n. Например, в случае линейки, мера Q - это единица градуировки шкалы, т.е. одно деление, но линейка как многозначная мера позволяет нам определить сколько единичных мер необходимо нам для сравнения N(Q) (в данном случае количество мер-делений умноженное на величину меры N(Q)=n^.Q). Однако, во многих случаях возможно нелинейная связь между уровнем сигнала от меры и самой мерой.

Компаратор производит сравнение двух сигналов. Обратим внимание, что во многих «простых» измерениях роль компаратора выполняет человек-оператор. Процесс сравнения прекращается при достижении равенства между сигналами X₁ и X_M с точностью до единицы или, другими словами, до кванта меры [Q].

Выходным сигналом средства измерения может служить один из трех сигналов Y₁, Y₂ и Y₃.

Если выходной сигнал предназначен для непосредственного восприятия человека, то его роль выполняет сигнал Y₂=N (самое удобное и распространенное выражение - в десятичном коде).

Если сигнал поступает далее в другие СИ, то могут использоваться все три типа выходных сигналов Y₁, Y₂ и Y₃. В этом случае, как правило, сигнал Y₂ используется в цифровом виде (двоичный код).

Сигнал Y₃ является аналоговым эквивалентом сигнала Y₂. Этот тип сигнала применяется, если СИ предназначено для воспроизведения физической величины заданного размера и состоит только из одного элементарного средства измерения – многозначной меры.

Сигнал Y₁ представляет собой измерительное преобразование входного сигнала Х, СИ в этом случае используется только как измерительный преобразователь.

Таким образом, возможны три типа СИ – первый, состоящий из всех элементарных средств измерения, второй – только из измерительного преобразователя и третий – содержащий только меру.

2.6.2 Характеристики и параметры средств измерения

Характеристики и параметры средств измерения обычно делят на статические и динамические.

Статическими характеристиками называют характеристики, определяемые в условиях, когда коэффициент преобразования входного сигнала в выходной остается неизменным во всем диапазоне изменения входной величины Х(t), т.е. функция преобразования не зависит от времени. В этом случае уравнение преобразования имеет вид:

Y(t) = F(X(t))                                                    (2.1)

где Х(t) – входная сигнал средства измерения;

       Y(t) – выходной сигнал средства измерения;

       F – функция преобразования;

       t – измеряемая величина.

Основой статической характеристикой СИ в статическом режиме является функция (уравнение) преобразования – зависимость выходного сигнала от входного сигнала. Различают три вида функций преобразования – номинальную F, индивидуальную F_И и действительную F_Д. Номинальная функция преобразования указывается в нормативно-технической документации на данный тип СИ. Она устанавливается для стандартизованных средств измерений массового производства; индивидуальная функция преобразования принимается для конкретного экземпляра СИ и устанавливается путем экспериментальных исследований (индивидуальной градуировки) этого экземпляра при определенных значениях влияющих величин; действительная функция преобразования – это функция, которая совершенным образом (без погрешностей) отражает зависимость информативного параметра выходного сигнала конкретного экземпляра СИ от информативного параметра его входного сигнала в тех условиях и в тот момент времени, когда эта зависимость определяется.

Вторая статическая характеристика - полная суммарная погрешность СИ. Эта характеристика может нормироваться по выходу и по входу. В первом случае используется погрешность по выходу СИ D_ВЫХ – различие между номинальной и действительной функциями преобразования при определенном значении измеряемой величины D_ВЫХ = F(Х_Д) – F_Д(Х_Д). Во втором – погрешность по входу СИ D_ВХ – разница между действительным значением измеряемой величины и значением функции, обратной номинальной функции преобразования СИ: D_ВХ = F^-1(Y_Д) – Х_Д. Эту обратную функцию называют градуировочной характеристикой СИ.

Еще одна характеристика СИ – вариация показаний, под которой понимается разность показаний прибора в одной и той же точке диапазона измерений при плавном подходе к ней со стороны меньших и больших значений измеряемой величины. Отметим, что не все СИ обладают вариацией.

Важной характеристикой СИ является его чувствительность S – свойство, определяемое отношением изменения выходного сигнала DY к вызывающему его изменению входного сигнала DX. Различают абсолютную S = DY/DX и относительную S = DY/(DX/X) чувствительности. Не следует путать чувствительность с другой характеристикой – порогом чувствительности – наименьшим значением изменения физической величины, начиная с которого может осуществляться её измерение.

Следующая группа статических характеристик и параметров СИ – функции влияния, описывающие зависимости изменения характеристик и параметров СИ от изменения влияющей величины или их совокупности.

Отдельно выделяют неметрологические характеристики СИ – описывающие характерные особенности СИ, не влияющие на его метрологические характеристики – например, устойчивость к климатическим и механическим воздействиям, время установления рабочего режима, напряжение питания и потребляемая мощность.

Динамические характеристики СИ – это характеристики, определяемые в условиях, когда время изменения измеряемой величины сравнимо со временем измерения.

Основной динамической характеристикой СИ является полная динамическая характеристика – полная математическая модель динамических свойств СИ. Её можно описать в виде дифференциальных уравнений, переходных и частотных характеристик и в других формах.

В отличие от статического режима в динамическом режиме уравнение преобразования имеет вид:

,                                (2.2)

где b_i – постоянные коэффициенты.

Чаще всего уравнение (2.2) удается свести к более простому:

,                                     (2.3)

где F – обобщенная функция преобразования.

Решение уравнения (2.3) – функция Y(t) – описывает выходной сигнал средства измерений при входном сигнале X(t). Отметим, что уравнение (2.3) для динамического режима отличается от уравнения (2.1) для статического режима присутствием членов, содержащих высшие производные от Y(t). Чем выше порядок дифференциального уравнения, тем сложнее оно в решении, поэтому очень часто дифференциальные уравнения высших порядков представляют в вид систем дифференциальных уравнений первого и второго порядков. Другими словами полная динамическая характеристика раскладывается на динамические элементы. Элемент нулевого порядка будет совпадать с уравнением для статического режима (2.1), а элементы первого и второго порядка будут иметь вид:

 ,                                           (2.4)

,                              (2.5)

где T – постоянная времени (вместо нее часто применяют граничную частоту w_Г = 1/Т);

w₀ – частота собственных колебаний;

b – коэффициент демпфирования, или степень успокоения.

Наиболее простой способ получение динамической характеристики СИ – подача на вход сигнала с известными параметрами. Так получают переходную h(t) и импульсную переходную g(t) характеристики – в первом случае подается сигнал в виде единичной функции заданной амплитуды Х(t) = X_m^.1(t), во втором – на вход подается сигнал в виде дельта-функции. Эти две характеристики связаны между собой соотношением:

                                                          (2.6)

где h(t) – переходная характеристика;

g(t) – импульсная характеристика.

Переходные характеристики описывают инерционность средства измерения, которая приводит к запаздыванию и искажению выходного сигнала по сравнению с входным.

К частотным характеристикам относятся амплитудно-фазовая, амплитудно-частотная и фазочастотная характеристики. Частотные методы основаны на прохождении гармонических колебаний различных частот через СИ. В случае гармонических колебаний входной сигнал можно описать как , где j – мнимая единица, w – циклическая частота, тогда выходной сигнал можно записать в виде .

Амплитудно-фазовая характеристика G(jw) – отношение выходного сигнала к входному: G(jw)=Y(jw)/X(jw)=Y_m(jw)/X_m(jw)= . Эта характеристика отражает изменение показаний СИ при изменении частоты входного сигнала и характеризует установившийся режим его работы.

Амплитудно-частотная характеристика представляет собой отношение амплитуд выходного и входного сигналов в установившемся режиме A(w) = |G(jw)| = Y_m/X_m. Фазочастотная характеристика – это зависящая от частоты разность фаз между выходным и входным сигналами j(w). У идеального – безынерционного – СИ эти параметры равны G(jw) = A(w) = К₀, j(w) = 0, где К₀ – номинальный коэффициент преобразования. В случае элемента первого порядка и функции преобразования F=K₀X  эти параметры равны:

 ,              ,            .

Для элемента второго порядка вид частотных характеристик существенно зависит от коэффициента демпфирования b.

Важной динамической характеристикой является полоса пропускания СИ – диапазон частот, в котором амплитудно-частотная характеристика СИ изменяется не более чем на заданную величину. Например, на рисунке 2.5 показана амплитудно-частотная характеристика для универсального вольтметра (предназначен и для переменного, и для постоянного напряжения). Показано допустимое отклонение DА (обычно 0,9 или 0,95 от А(0)) и соответствующий ему диапазон частот полосы пропускания Dw.

Рисунок 2.5 – Амплитудно-частотная характеристика электронного вольтметра

       Описанные выше динамические характеристики являются наиболее часто применяемыми, однако существует большое количество частных динамических характеристик, например, время реакции, неравномерность амплитудно-частотной характеристики и т.д.

2.6.3 Классификация средств измерения

Среди множества отличий средств измерений, применяемых во множестве отраслей техники, можно выделить некоторые общие признаки, присущие всем СИ независимо от области применения. На основе этих признаков и создана классификация СИ.

По роли, выполняемой в системе обеспечения единства измерений, СИ делятся на:

- метрологические, предназначенные для метрологических целей - воспроизведения единицы и/или ее хранения или передачи размера единицы рабочим СИ;

- рабочие, применяемые для измерений, не связанных с передачей размера единиц.

Подавляющее большинство используемых на практике СИ принадлежат ко второй группе. Метрологические средства измерений весьма немногочисленны. Они разрабатываются, производятся, эксплуатируются в специализированных научно-исследовательских центрах.

По уровню автоматизации все СИ делятся на три группы:

- неавтоматические;

- автоматизированные, производящие в автоматическом режиме одну или часть измерительной операции;

- автоматические, производящие в автоматическом режиме измерения и все операции, связанные с обработкой их результатов, регистрацией, передачей данных или выработкой управляющих сигналов.

В настоящее время все большее распространение получают автоматизированные и автоматические СИ. Это связано с широким использованием в СИ электронной и микропроцессорной техники.

По уровню стандартизации средства измерений подразделяются на:

- стандартизованные, изготовленные в соответствии с требованиями государственного или отраслевого стандарта;

- нестандартизованные (уникальные), предназначенные для решения специальной измерительной задачи, в стандартизации требований к которым нет необходимости.

Основная масса СИ являются стандартизованными. Они серийно выпускаются промышленными предприятиями и в обязательном порядке подвергаются государственным испытаниям. Нестандартизованные средства измерений разрабатываются специализированными научно-исследовательскими организациями и выпускаются единичными экземплярами. Они не проходят государственных испытаний, их характеристики определяются при метрологической аттестации.

По отношению к измеряемой физической величине средства измерений делятся на:

- основные – это СИ той физической величины, значение которой необходимо получить в соответствии с измерительной задачей;

- вспомогательные – это СИ той физической величины, влияние которой на основное средство измерений или объект измерения необходимо учесть для получения результатов измерения требуемой точности.

Классификация по роли в процессе измерения и выполняемым функциям является основной и представлена на рисунке 2.6. Ряд элементов, составляющих данную классификацию, будет рассмотрено на примере СИ магнитных величин в следующих главах.

Измерительные преобразователи (ИП) классифицируются по ряду признаков. По местоположению в измерительной цепи преобразователи делятся на первичные и промежуточные. Первичный преобразователь — это такой ИП, на который непосредственно воздействует измеряемая физическая величина, т.е. он является первым в измерительной цепи средством измерений. Зачастую конструктивно обособленные первичные измерительные преобразователи называют датчиками. Промежуточные преобразователи располагаются в измерительной цепи после первичного.

По характеру преобразования входной величины ИП делятся на линейные и нелинейные. Линейный преобразователь — это ИП, имеющий линейную связь между входной и выходной величинами. Их важной разновидностью является масштабный ИП, предназначенный для изменения размера величины или измерительного сигнала в заданное число раз. Примерами масштабных преобразователей могут служить усилители, делители напряжения, измерительные трансформаторы напряжения. У нелинейных ИП связь между входной и выходными величинами нелинейная.

По виду входных и выходных величин ИП делятся на:

- аналоговые, преобразующие одну аналоговую величину в другую аналоговую величину;

- аналого-цифровые (АЦП), предназначенные для преобразования аналогового измерительного сигнала в цифровой код;

- цифроаналоговые (ЦАП), предназначенные для преобразования цифрового кода в аналоговую величину.

Измерительный прибор — средство измерений, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне ее изменения и выработки сигнала измерительной информации, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем. Классификация измерительных приборов по форме индикации измеряемой величины (показывающие и регистрирующие), по форме преобразования используемых измерительных сигналов (аналоговые и цифровые) и по методу преобразованию измеряемой величины (прямые, компенсационные (уравновешивающие) и смешанного преобразования) приведена на рисунке 2.6.

Измерительная установка – совокупность функционально объединенных средств измерения (элементарных средств измерения и измерительных приборов) и вспомогательных устройств, предназначенная для выработки сигналов измерительной информации в удобной для непосредственного восприятия наблюдателем форм и расположенных в одном месте. Существуют три основных вида измерительных установок:

- испытательный стенд – измерительная установка для испытания изделий, в принципе это уже не средство измерения, а средство испытания;

- поверочная установка – измерительная установка с включенными в неё эталонами для поверки СИ;

- измерительная машина, например, силоизмерительная машина, делительная машина.

Измерительные системы – это измерительная установка, включающая в себя средства вычислительной техники для автоматической обработки данных.

Разновидностью измерительной системы является информационно-измерительная система – отличающаяся наличием автоматизированной системы управления.

2.6.4 Поверка и калибровка средств измерения

Одной из главных форм государственного метрологического надзора и ведомственного контроля, направленных на обеспечение единства измерений в стране, как указывалось ранее, является поверка СИ. Поверке подвергаются СИ, выпускаемые из производства и ремонта, получаемые из-за рубежа, а также находящиеся в эксплуатации и хранении.

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

Обязательной государственной поверке подлежат:

- средства измерений, применяемые органами государственной метрологической службы;

- образцовые средства измерений, применяемые в качестве исходных в метрологических органах министерств и ведомств;

- средства измерений, применяемые при учете материальных ценностей, взаимных расчетах и торговле;

- средства измерений, связанные с охраной здоровья трудящихся и техникой безопасности;

- средства измерений, применяемые при государственных испытаниях новых средств измерений;

- средства измерений, результаты которых используются при регистрации официальных спортивных международных и национальных рекордов.

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

Результаты поверки средств измерений, признанных годными к применению, оформляют выдачей свидетельства о поверке, нанесением поверительного клейма или иными способами, установленными нормативными документами по поверке.

Другими официально уполномоченными органами, которым может быть предоставлено право проведения поверки, являются аккредитованные метрологические службы юридических лиц. Аккредитация на право поверки средств измерений проводится уполномоченным на то государственным органом управления.

Поверочные схемы.В основе обеспечения единообразия средств измерений лежит система передачи размера единицы измеряемой величины. Технической формой надзора за единообразием средств измерений является государственная (ведомственная) поверка средств измерений, устанавливающая их метрологическую исправность.

Достоверная передача размера единиц во всех звеньях метрологической цепи от эталонов или от исходного образцового средства измерений к рабочим средствам измерений производится в определенном порядке, приведенном в поверочных схемах. Поверочная схема – это утвержденный в установленном порядке документ, регламентирующий средства, методы и точность передачи размера единицы физической величины от государственного эталона или исходного образцового средства измерений рабочим средствам. Различают государственные, ведомственные и локальные поверочные схемы органов государственной или ведомственных метрологических служб.

Государственная поверочная схема распространяется на все СИ данной ФВ, применяемые в стране, например, на средства измерений электрического напряжения в определенном диапазоне частот. Устанавливая многоступенчатый порядок передачи размера единицы ФВ от государственного эталона, требования к средствам и методам поверки, государственная поверочная схема представляет собой как бы структуру МО определенного вида измерений в стране. Эти схемы разрабатываются главными центрами эталонов и оформляются одним государственным стандартом ГСИ.

Ведомственная поверочная схема разрабатывается органом ведомственной метрологической службы, согласовывается с главным центром эталонов – разработчиком государственной поверочной схемы средств измерений данной ФВ и распространяется только на СИ, подлежащие внутриведомственной поверке.

Локальные поверочные схемы распространяются на РСИ, подлежащие поверке в данном метрологическом подразделении на предприятии, имеющем право поверки средств измерений и оформляются в виде стандарта предприятия. Ведомственные и локальные поверочные схемы не должны противоречить государственным и должны учитывать их требования применительно к специфике конкретного министерства или предприятия.

Виды поверок.В отдельных случаях при поверке вместо определения значений погрешностей проверяют, находится ли погрешность в допустимых пределах. Таким образом, поверку СИ проводят для установления их пригодности к применению. Пригодным к применению в течение определенного межповерочного интервала времени признают те СИ, поверка которых подтверждает их соответствие метрологическим и техническим требованиям к данному СИ. Средства измерений подвергают первичной, периодической, внеочередной, инспекционной и экспертной поверкам.

Первичной поверке подвергаются СИ при выпуске из производства или ремонта, а также СИ, поступающие по импорту. Периодической поверке подлежат СИ, находящиеся в эксплуатации или на хранении через определенные межповерочные интервалы, установленные с расчетом обеспечения пригодности к применению СИ на период между поверками. Сроки периодических поверок (межповерочные интервалы) устанавливаются и корректируются метрологическими подразделениями предприятий, организаций и учреждений, эксплуатирующих средства измерений с таким расчетом, чтобы обеспечить метрологическую исправность средств измерений на период между поверками. Начальный межповерочный интервал устанавливается при государственных испытаниях средств измерений.

Инспекционную поверку производят для выявления пригодности к применению СИ при осуществлении госнадзора и ведомственного метрологического контроля за состоянием и применением СИ. Экспертную поверку выполняют при возникновении спорных вопросов по метрологическим характеристикам (MX), исправности СИ и пригодности их к применению.

Метрологическая аттестация – это комплекс мероприятий по исследованию метрологических характеристик и свойств средства измерения с целью принятия решения о пригодности его применения в качестве образцового. Обычно для метрологической аттестации составляют специальную программу работ, основными этапами которых являются: экспериментальное определение метрологических характеристик; анализ причин отказов; установление межповерочного интервала и др. Метрологическую аттестацию средств измерений, применяемых в качестве образцовых, производят перед вводом в эксплуатацию, после ремонта и при необходимости изменения разряда образцового средства измерений. Результаты метрологической аттестации оформляют соответствующими документами (протоколами, свидетельствами, извещениями о непригодности средства измерений).

Особенности применяемых видов средств измерений определяют методы их поверки. В практике поверочных лабораторий известны разнообразные методы поверки средств измерений, которые для унификации сводятся к следующим:

- непосредственное сличение при помощи компаратора (т.е. при помощи средств сравнения);

- метод прямых измерений;

- метод косвенных измерений;

- метод независимой поверки (т.е. поверки средств измерений относительных величин, не требующий передачи размеров единиц).

Средства измерений, состоящие из нескольких частей (элементов), можно поверять поэлементно или комплектно. При поэлементной поверке погрешности средства измерений определяют по погрешности составных частей. Этот вид поверки является расчетно-экспериментальным и, как правило, применяется для сложных приборов, для которых отсутствуют образцовые средства измерений, позволяющие определять погрешность во всем диапазоне измерений. Например, поэлементная поверка практикуется для различных измерительных магазинов, измерительных линий, информационных измерительных систем и т. д. При комплектной поверке определяют погрешности средства измерений в целом для всего измерительного прибора или измерительной системы. Этот вид поверки является более информативным и достоверным. Его целесообразно применять для средств измерений, в которых влияние взаимодействия составных компонентов на метрологические характеристики трудно оценить заранее.

Поверку измерительных систем проводят государственные метрологические органы, называемые Государственной метрологической службой.

Деятельность Государственной метрологической службы направлена на решение научно-технических проблем метрологии и осуществление необходимых законодательных и контрольных функций, таких как: установление допущенных к применению единиц физических величин; создание образцовых средств измерений, методов и средств измерений высшей точности; разработка общесоюзных поверочных схем; определение физических констант; разработка теории измерений, методов оценки погрешностей и другие. Задачи, стоящие перед Государственной метрологической службой, решаются с помощью Государственной системы обеспечения единства измерений (ГСИ). Государственная система обеспечения единства измерений является нормативно-правовой основой метрологического обеспечения научной и практической деятельности в части оценки и обеспечения точности измерений. Она представляет собой комплекс нормативно-технических документов, устанавливающих единую номенклатуру, способы представления и оценки метрологических характеристик средств измерений, правила стандартизации и аттестации выполнения измерений, оформления их результатов, требования к проведению государственных испытаний, поверки и экспертизы средств измерений.

Определение объема поверочных работ.Под объемом поверочных работ понимают совокупное число основных поверочных операций (без подготовительных), в результате выполнения которых можно сделать вывод о пригодности прибора к применению.

Объем поверки зависит от числа поверяемых метрологических характеристик; числа поверяемых отметок в диапазоне измерений; числа измерений в каждой поверяемой отметке. Первое число определяется числом измерительных функций прибора; второе – характером измерения поверяемой метрологической характеристики; третье – возможным разбросом случайной составляющей погрешности прибора.

Нормативные документы на разработку методик по поверке средств измерений требуют определять минимум поверяемых метрологических характеристик, достаточный для решения вопроса о пригодности поверяемых средств измерений к применению.

Анализ существующих подходов к определению состава поверяемых параметров показал, что наиболее распространены способы, основанные на обеспечении апостериорной надежности контролируемых технических систем. Однако при этом трудно определять характеристики надежности анализируемых параметров на этапе разработки средства измерений. Поэтому объем операций при первичной поверке, как правило, больше, чем при периодической поверке прибора.

Установленные нормативной документацией (НД) объемы поверочных работ являются, как правило, значительными, требуют больших трудозатрат и длительного изъятия средств измерений из обращения, что влияет на снижение готовности устройств к применению, а, следовательно, и на их эффективность.

Поверка средств измерений в полном объеме, установленном НД, в ряде случаев становится неоправданной. Так, из опыта эксплуатации конкретных средств измерений известно, что значительное число их не используется на всех диапазонах и пределах измерений и не все нормируемые метрологические характеристики необходимы при оценке точности выполняемых измерений. Это обусловлено некоторыми объективными причинами. Положительный эффект от введения поверки средств измерений по сокращенной программе выражается в следующем:

- снижаются трудозатраты на поверочные работы и время изъятия средств измерений из сферы применения их по назначению; исключаются случаи браковки средств измерений на тех диапазонах и пределах измерений, а также по тем метрологическим характеристикам, которые практически не используются;

- повышаются характеристики надежности за счет снижения случаев браковки средств измерений из-за неисправности комплектующих элементов и отдельных блоков, не участвующих в работе средств измерений на ограниченных диапазонах;

- появляются возможности увеличения межповерочных интервалов;

- уменьшаются время восстановления и номенклатура требуемого для восстановления ЗИП (запасные части, инструменты и материалы);

- обеспечиваются возможность поверки средств измерений без демонтажа с технических устройств и автоматизация выполнения поверочных работ.

Недостатком поверки средств измерений по сокращенной программе является невозможность использования данных средств измерений на диапазонах, пределах измерений и с теми метрологическими характеристиками, поверка которых была исключена. Поверка средств измерений по сокращенной программе не должна нарушать единства и требуемой точности измерений. Соблюдение этих условий обусловливает требование к методу определения сокращенной программы поверки средств измерений.

Программу сокращенной поверки следует составлять так, чтобы исходя из конкретных условий применения средств измерений объем поверки был минимальным и за межповерочный интервал обеспечивалась погрешность измерений, определяемая нормируемыми значениями соответствующих метрологических характеристик. Введение программы сокращенной поверки не должно приводить к созданию новой или дополнительной НД на поверку средств измерений.

Как показал опыт поверки средств измерений по сокращенной программе, технико-экономический эффект от ее введения становится значительным и такая поверка целесообразна тогда, когда при эксплуатации широкодиапазонных средств измерений используется менее 3/4 рабочего диапазона измерений; при эксплуатации многопредельных средств измерений не используется хотя бы один предел; при эксплуатации многоцелевых средств измерений не используется измерение хотя бы одной из физических величин.

Калибровка средств измерений.Калибровка средств измерений – совокупность операций, устанавливающих соотношение между значением величины, полученным с помощью данного средства измерений и соответствующим значением величины, определённым с помощью эталона с целью определения действительных метрологических характеристик этого средства измерений [51].

Поверка прибора как часть руководства по эксплуатации.Поверку сложных технических устройств проводят в несколько этапов. Сначала проводится поэлементная поверка, затем поверка установки в целом.

В разделе «Поверка установки» «Руководства по эксплуатации» в соответствие с требованиями РМГ 51-2002 [53] приводят сведения о методах и средствах поверки, а также указывают ее периодичность.

Для установок, подлежащих государственному метрологическому контролю, указывают также, что они подвергаются поверке только органами Государственной метрологической службы или аккредитованными метрологическими службами юридических лиц.

В случае если прибор в процессе эксплуатации подвергается калибровке, приводят все необходимые сведения, обеспечивающие калибровку прибора.

Для приборов, подлежащих калибровке, указывают, что она проводится метрологическими службами, аккредитованными на право проведения калибровочных работ.

Раздел или отдельный документ «Методика поверки установки» должен содержать следующие подразделы:

- операции поверки;

- организация рабочего места поверки;

- требования безопасности;

- условия поверки;

- подготовка к поверке;

- проведение поверки;

- обработка результатов измерений;

- оформление результатов поверки.

В подразделе «Операции поверки» приводят перечень операций, проводимых при поверке. При этом указывают на возможность прекращения поверки при получении отрицательных результатов при проведении той или иной операции.

В подразделе «Организация рабочего места поверки» приводят:

- рекомендации по организации рабочего места поверки;

- перечень рабочих эталонов и вспомогательных средств измерений;

- перечень необходимой и дополнительной заимствованной документации.

В подразделе «Требования безопасности» приводят (при необходимости) меры безопасности, обеспечивающие защиту обслуживающего персонала от поражения электрическим током, травм, а также защиту прибора от повреждений.

В подразделе «Условия поверки» приводят перечень физических величин, влияющих на метрологические характеристики поверяемой установки, с указанием номинальных значений влияющих величин и допускаемых предельных отклонений от номинальных значений.

В подразделе «Подготовка к поверке» приводят перечень работ, которые проводят перед поверкой, и способы их выполнения.

Подраздел «Проведение поверки» должен включать следующие пункты:

- внешний осмотр;

- опробование;

- определение метрологических характеристик.

Пункт «Внешний осмотр» должен содержать перечень требований к поверяемым приборам в части комплектности и внешнего вида.

Пункт «Опробование» должен содержать перечень и описание операций, которые следует провести перед проведением поверки установки с целью проверки действия установки или действия и взаимодействия ее отдельных частей.

В пункте «Указания о возможности автоматизированной поверки и самоконтроля установки» приводят перечень и описание операций для проведения автоматизированной поверки и самоконтроля установки.

Пункт «Определение метрологических характеристик» должен содержать описание операций поверки, устанавливать наиболее рациональные методы определения метрологических характеристик поверяемой установки.

Описание каждой операции выделяют в отдельный подпункт в последовательности, указанной в подразделе «Операции поверки».

В конце подпункта указывают допускаемое значение определяемой метрологической характеристики.

Подраздел «Обработка результатов измерений» включают при наличии сложных способов обработки результатов измерений.

В подраздел «Оформление результатов поверки» включают требования к оформлению результатов поверки.

Указывают, что положительные результаты поверки следует оформлять свидетельством о поверке и (или) клеймением поверяемых приборов (при этом указывают способы и места нанесения поверительных клейм, а также требования к материалам для клеймения), или записью в формуляре результатов и даты поверки (запись должна быть удостоверена клеймом).

Далее должны излагаться сведения о том, что в случае отрицательных результатов поверки прибор признают непригодным. Свидетельство аннулируют или гасят клеймо, или вносят запись в формуляр. Кроме того, должны быть приведены указания о выдаче извещения о непригодности, об изъятии из обращения и эксплуатации прибора, не подлежащего ремонту, или о проведении повторной поверки после ремонта.

В разделе «Поверка» приводят:

- - сведения о межповерочных интервалах (если установлены);

- - ссылки на соответствующие стандарты по методам измерений;

- - требования к квалификации персонала;

- - необходимые сведения, обеспечивающие получение заданных точностей.