Методика выполнения измерений (МВИ)

Эталоны

Калибровка

Оформление результатов поверки

Протоколы поверки оформляются не менее чем в двух экземплярах. Один находится на месте эксплуатации СИ, а другой – в поверительной лаборатории (в архиве или памяти ЭВМ). Протоколы должны содержать следующие сведения:

1. о пользователе СИ, месте нахождения и окружающей среде;

2. об изготовителе СИ, модели и серийном номере;

3. об области эксплуатации СИ, ее интенсивности и продолжительности;

4. о последней поверке, ремонте, калибровке, их дате и организации, которая их проводила;

5. о метрологических, технических и административных данных;

6. о методе поверки, наименовании и типе эталонов;

7. о пригодности применения СИ до и после поверки;

8. о поверителе и персонале, принимаемых участие в поверке.

По результатам анализа данных протокола поверки органы государственной метрологической службы и юридические лица, проводящие поверку могут:

1. требовать изменения утвержденного типа, ограничения применения типа и аннулирование утверждения типа;

2. информировать с согласия организаций, проводящих утверждение типа пользователя о необходимости внесения определенных изменений в методику поверки;

3. предложить или приказать пользователю изменить процедуру обслуживания, область применения, межповерочный интервал, окружающие условия, обслуживающий персонал или производить серийную подстройку прибора;

4. повысить требования к юридическим лицам, проводящим поверку или ремонт, а также требовать совершенствование данных работ, если они хотят продлить срок действия лицензии или аттестата аккредитования;

5. требовать введения протокола поверки для тех типов СИ, для которых методиками они не предусмотрены.

В последние годы в связи с переходом к рынку возникли новые формы метрологической деятельности, одна из них – российская система калибровки.

Калибровка СИ – совокупность операций, выполняемых в калибровочных лабораториях с целью определения и подтверждения действительных значений метрологических характеристик СИ и пригодности СИ к применению в сферах, не подлежащих государственному метрологическому контролю в соответствии с установленными требованиями.

Отличие поверки от калибровки заключается в том, что поверку могут выполнять органы государственной метрологической службы, а калибровку – любая аккредитованная и неаккредитованная организация.

Поверка является обязательной в сферах государственного метрологического надзора, а калибровка – процедура добровольная, и предприятия сами решают вопрос о выборе форм и режимов контроля СИ.

Эталон единицы длины

В 1889 году метр был принят равным расстоянию между двумя штрихами, нанесенными на металлический стержень. Хотя международный и национальный эталон были изготовлены из сплава платины и иридия, возможны изменения их длины под действием межкристаллитного изменения их структуры. Погрешность платиново-иридиевого метра равна 0,11 мкм.

В 1895 году международная конференция по мерам и весам признала, что размером метра является определенное число длин волн монохроматического света. Наиболее точное воспроизведение обеспечивает оранжевая линия криптона 86.

В 1960 году генеральная конференция приняла, что метр – длина, равная 1650763,73 длины волны в вакууме излучения, соответств4ующего между уровнями и атомов криптона 86.

Метр в длинах световых волн воспроизводится интерференционным методом, на специальных установках с помощью лампы, заполненной изотопом криптона 86. Возбуждение атомов криптона производится путем пропускания через него электрического тока. Погрешность метода 0,01 мкм.

В последние годы появилась возможность воспроизводить с высокой точностью частоту и скорость света.

В 1983 году принято новое определение метра – длина пути, пройденного в вакууме светом за секунды. Внедрение нового эталона позволило создать единый эталон времени, частоты и длины.

Поверочные схемы СИ линейных размеров делятся на две части:

1 – штриховые меры длины и поверяемые по ним приборы;

2 – концевые меры длины и поверяемые по ним приборы.

Во главе обеих схем стоит первичный эталон, затем идет платиново-иридиевый метр, который является одновременно штриховой и концевой мерой. Рабочим эталоном служит набор мер от 1 мм до 1 м. Затем схема разветвляется на две ветви для концевых и штриховых мер, имеющих определенное число разрядов.

Разработана поверочная схема и для измерения углов. Во главе поверочной схемы для угловых мер и углоизмерительных приборов находится первичный государственный эталон, включающий в себя комплекс СИ:

1. интерференционный экзаменатор для воспроизведения единицы и передачи ее размера в области малых углов;

2. угломерную автоколемационную установку для передачи размера;

3. двенадцатигранную призму для контроля стабильности эталона.

Плоский угол, воспроизводимый первичным эталоном в диапазоне от 0 до , воспроизводится с дискретностью с погрешностью не более 0,01 секунды. Рабочие эталоны представлены многогранными кварцевыми призмами, работающими совместно с установками и экзаменаторами.

К линейным измерениям относятся также шероховатость и плоскостность. Поверочную схему СИ отклонения от прямолинейности и плоскостности возглавляет государственный специальный эталон, включающий в себя:

1. твердокаменный мост длиной 5 м, верхняя поверхность которого воспроизводит профиль поверхности с номинальным отклонением от плоскостности и является также мерой отклонения от прямолинейности;

2. измерительную систему, состоящую из блока излучателей, измерительной каретки и блока обработки информации;

3. специальный комплект концевых мер длины первого разряда, осуществляющего связь с поверочной схемой для линейных измерений.

Рабочим эталоном служит твердокаменный мост длиной 3 м, воспроизводимое им отклонение от прямолинейности осуществляется с помощью специальной установки.

Во главе поверочной схемы для измерения параметров шероховатости и в диапазоне от 0,1-1000 мкм находится специальный государственный эталон, включающий:

1. образцовый оптический газовый квантовый генератор;

2. микро интерференционную установку;

3. меры шероховатости.

Рабочим эталоном служит набор мер шероховатости в виде плоскопараллельных пластин с неровностями периодического профиля на рабочей поверхности.

Эталон и поверочные схемы СИ механических величин

Эталон единицы массы

Первоначально за единицу массы была принята масса 1 воды при температуре . Затем создан платиново-иридиевый килограмм, который и в настоящее время является носителем единицы массы. Таким образом, килограмм – единица массы, равная массе международного прототипа килограмма.

В России государственным эталоном является платиново-иридиевый килограмм №12, изготовленный в 1883 году из той же плавки, что и международный прототип килограмма. Он хранится на кварцевой подставке под двумя стеклянными килограммами в стальном шкафу, помещенном в хранилище эталонов при атмосферном давлении, температуре и относительной влажности 65%. Чтобы предохранить первичный эталон от износа с ним сличают только два эталона-копии один раз в десять лет. Погрешность воспроизведения единицы массы равна кг.

В состав государственного эталона входит еще равноплечные весы №1 на один килограмм с дистанционным управлением, служащие для передачи массы рабочим (вторичным) эталонам и равноплечные весы №2 для дальнейшей передачи единицы.

Рабочими эталонами служат наборы гирь от 1 мг до 1 кг, далее по поверочной схеме предусмотрено четыре разряда образцовых средств измерения. Для передачи размера массы по всей цепочке от рабочих эталонов до рабочих гирь, используются образцовые весы 1-4 разрядов. На них поверяют гири по образцовым методам сличения.

Эталон единицы силы

Поверочная схема для СИ силы возглавляется первичным эталоном, состоящим из набора мер силы в четырех эталонных установках, воспроизводящих следующие диапазоны:

- ;

- ;

- ;

- .

Метод воспроизведения силы основан на применении взвешенного с большой точностью комплекта грузов, находящихся в поле тяжести Земли. Масса груза, умноженная на ускорение свободного падения на географической широте ВНИИМС имени Менделеева образует кратные единицы силы.

Эталон единицы твердости

В области измерения твердости разработаны три государственных специальных эталона, три поверочные схемы для шкал твердости Бриннеля, Роквела, Виккерса – супер Роквела.

Все три схемы построены одинаково. Во главе них находится специальный эталон в виде одного или двух специальных приборов непосредственного нагружения и наборов гирь, воспроизводящих ряд фиксированных нагрузок. В состав эталонов входят также наконечники в виде специальных стальных шариков, алмазного конуса и алмазной четырехгранной пирамиды, и специальный микроскоп для измерения размеров отпечатков.

К механическим величинам относится также давление.

Эталоны и поверочная схема единицы времени и частоты

В истории единицы несколько этапов. Ранее единицу определяли из солнечных суток, так как продолжительность суток меняется, то за одну секунду считали средних солнечных суток. Позднее было обнаружено, что вращение Земли происходит неравномерно, тогда в основу единицы положили период вращения Земли вокруг Солнца – один тропический год, но тропический год меняется на 5 секунд за 1000 лет. Поэтому в 1967 году принято, что 1с = 919263,1770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя уровнями атома цезия 133. Единица осталась той же, но изменился способ ее воспроизведения – осуществляется атомными часами.

Благодаря сигналам точного времени и частоты, воспроизводимым государственным первичным эталоном по телевизору, радио и другим каналам связи, воспроизведение стало доступно всем пользователям.

По поверочной схеме после государственного эталона располагаются эталоны-копии и рабочие эталоны – квантовые перевозимые часы.

Эталон и поверочная схема единицы силы электрического тока

Ампер – сила тока, которая проходит по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого сечения, расположенными на 1 м в вакууме, и вызывает между ними силу, равную Н на каждый метр длины.

Устройство воспроизведения силы тока называется токовыми весами. Взаимодействие двух проводников уравновешивается гирями.

Установка состоит из точных и чувствительных равноплечных весов, к коромыслам которых подвешены два одинаковых соляноида. Один из них является рабочим, другой служит для создания симметричной нагрузки на коромысло. Через оба соляноида пропускают один и тот же ток. Сила, действующая на соляноид, уравновешивается силой тяжести гирь. В настоящее время наиболее точные результаты измерения силы тока выражаются числом в пять цифр. По основной единице – ампер, определяются все остальные электрические и магнитные величины.

Эталон и поверочная схема единицы емкости

Поверочную схему для определения емкости возглавляет первичный эталон, в состав которого входит:

1. помещенный в вакуум конденсатор, в котором размер единицы емкости определяется через перемещение одного из электродов;

2. интерферометр для перемещения электрода;

3. емкостной мост, служащий для передачи размера единицы.

Существует первичный эталон и поверочная схема измерения индуктивности, напряжения, постоянного тока, электрического сопротивления и другие.

Поверочные схемы для СИ тепловых величин

Единицей термодинамической температуры является части термодинамической температуры тройной точки воды.

Воспроизведение термодинамической шкалы вызывает большие трудности, поэтому международная конференция в 1948 году учредила шкалу, воспроизводимую по определенным постоянным реперным точкам. В дальнейшем числовые значения реперных точек уточнялись в целях максимально возможного согласования с термодинамической шкалой. В качестве постоянных реперных точек используется равновесие между двумя фазами чистых веществ, а именно между жидкой и газообразной (точка кипения) или твердой и жидкой (точка плавления). Иногда используют тройные точки: например тройная точка воды. В качестве эталонных приборов применяются платиновые термометры сопротивления в диапазоне и термопары .

МВИ разрабатывают и применяют с целью обеспечения выполнения измерений с погрешностью, характеристики которой не хуже гарантированной научно-технической документацией на МВИ.

Характеристики погрешностей измерения гарантируются при условии соблюдения всех требований, регламентированных в МВИ. По способам учета свойств СИ, посредством которых регламентируются МВИ, различают:

1. типовые МВИ, гарантированные характеристики погрешностей которых определены с учетом возможности применения любого экземпляра СИ и вспомогательных технических устройств;

2. индивидуальные МВИ, гарантированные характеристики погрешностей которых определены с учетом индивидуальных характеристик СИ и вспомогательных устройств.

МВИ в зависимости от сложности и области распространения, регламентируются:

1 – отдельным документом;

2 – разделом, содержащим описание МВИ более общего научно-технического документа;

3 – указанием в конструкторском, технологическом или эксплуатационном документе на продукцию.

Исходные данные для разработки МВИ должны включать:

1. Назначение МВИ. В назначении указывают наименование измеряемой величины, ее характеристики и область ограничения применения МВИ по видам и характеристикам объекта измерения.

2. Норму погрешности измерения. Погрешности дают в виде характеристик с ссылкой на документ, где они установлены.

3. Условия измерения. Их дают в виде диапазона значений влияющих величин (климатические, электрические, механические и т.д.).

4. Характеристики объекта измерения. Они задаются предельными значениями таких параметров объекта, изменение отклонения которых от моментального значения влияет на погрешность измерения.

Выбор метода и СИ осуществляется в соответствии с действующим нормативно-техническим документом, регламентирующим этот выбор для данного вида измерения, либо при отсутствии таковых – на основе расчета характеристик погрешности измерения или их экспериментального исследования.

Общие рекомендации по выбору метода и СИ даны в методической инструкции (МИ) 1967-89. В документах, регламентирующих типовые МВИ, указывают: назначение МВИ, норму погрешностей измерения, требования к СИ, методы измерения, требования к квалификации персонала, требования к безопасности и условиям измерения, кроме того, в них приводят сведения о том, как был проведен контроль погрешности МВИ и сведения об обработке и оформлении результатов.

Дата добавления: 2017-01-14