Метрология, стандартизация и сертификация: конспект лекций Демидова Н В

21. Поверка и калибровка средств измерений

Калибровка средств измерений – это комплекс действий и операций, определяющих и подтверждающих настоящие (действительные) значения метрологических характеристик и (или) пригодность средств измерений, не подвергающихся государственному метрологическому контролю.

Пригодность средства измерений – это характеристика, определяющаяся соответствием метрологических характеристик средства измерения утвержденным (в нормативных документах, либо заказчиком) техническим требованиям Калибровочная лаборатория определяет пригодность средства измерений.

Калибровка сменила поверку и метрологическую аттестацию средств измерений, которые проводились только органами государственной метрологической службы. Калибровка, в отличие от поверки и метрологической аттестации средств измерений, может осуществляться любой метрологической службой при условии, что у нее есть возможность обеспечить соответствующие условия для проведения калибровки. Калибровка осуществляется на добровольной основе и может быть проведена даже метрологической службой предприятия.

Но тем не менее метрологическая служба предприятия обязана выполнять определенные требования. Основное требование к метрологической службе – обеспечение соответствия рабочего средства измерений государственному эталону, т. е. калибровка входит в состав национальной системы обеспечения единства измерений.

Выделяют четыре метода поверки (калибровки) средств измерений:

1) метод непосредственного сравнения с эталоном;

2) метод сличения при помощи компьютера;

3) метод прямых измерений величины;

4) метод косвенных измерений величины.

Метод непосредственного сличения с эталоном средства

измерений, подвергаемого калибровке, с соответствующим эталоном определенного разряда практикуется для различных средств измерений в таких сферах, как электрические измерения, магнитные измерения, определение напряжения, частоты и силы тока. Данный метод базируется на осуществлении измерений одной и той же физической величины калибруемым (поверяемым) прибором и эталонным прибором одновременно. Погрешность калибруемого (поверяемого) прибора вычисляется как разность показаний калибруемого прибора и эталонного прибора (т. е. показания эталонного прибора принимаются за настоящее значение измеряемой физической величины).

Преимущества метода непосредственного сличения с эталоном:

1) простота;

2) наглядность;

3) возможность автоматической калибровки (поверки);

4) возможность проведения калибровки с помощью ограниченного количества приборов и оборудования.

Метод сличения с помощью компьютера осуществляется с использованием компаратора – специального прибора, посредством которого проводится сравнение показаний калибруемого (поверяемого) средства измерений и показаний эталонного средства измерений. Необходимость использования компаратора обусловливается невозможностью провести непосредственное сравнение показаний средств измерений, измеряющих одну и ту же физическую величину. Компаратором может быть средство измерения, одинаково воспринимающее сигналы эталонного средства измерения и калибруемого (поверяемого) прибора. Преимущество данного метода в последовательности во времени сравнения величин.

Метод прямых измерений величины используется в случаях, когда есть возможность провести сравнение калибруемого средства измерения с эталонным в установленных пределах измерений. Метод прямых измерений базируется на том же принципе, что и метод непосредственного сличения. Различие между этими методами состоит в том, что при помощи метода прямых измерений осуществляется сравнение на всех числовых отметках каждого диапазона (поддиапазона).

Метод косвенных измерений используется в случаях, когда настоящие (действительные) значения измеряемых физических величин невозможно получить посредством прямых измерений или когда косвенные измерения выше по точности, чем прямые измерения. При использовании данного метода для получения искомого значения сначала ищут значения величин, связанных с искомой величиной известной функциональной зависимостью. А затем на основании этой зависимости находится расчетным путем искомое значение. Метод косвенных измерений, как правило, используется в установках автоматизированной калибровки (поверки).

Для того чтобы передача размеров единиц измерений рабочим приборам от эталонов единиц измерений осуществлялась без больших погрешностей, составляются и применяются поверочные схемы.

Поверочные схемы – это нормативный документ, в котором утверждается соподчинение средств измерений, принимающих участие в процессе передачи размера единицы измерений физической величины от эталона к рабочим средствам измерений посредством определенных методов и с указанием погрешности. Поверочные схемы утверждают метрологическое подчинение государственного эталона, разрядных эталонов и средств измерений.

Поверочные схемы разделяют на:

1) государственные поверочные схемы;

2) ведомственные поверочные схемы;

3) локальные поверочные схемы.

Государственные поверочные схемы устанавливаются и действуют для всех средств измерений определенного вида, использующихся в пределах страны.

Ведомственные поверочные схемы устанавливаются и действуют на средства измерений данной физической величины, подлежащие ведомственной поверке. Ведомственные поверочные схемы не должны вступать в противоречие с государственными поверочными схемами, если они установлены для средств измерений одних и тех же физических величин Ведомственные поверочные схемы могут быть установлены при отсутствии государственной поверочной схемы. В ведомственных поверочных схемах возможно непосредственно указывать определенные типы средств измерений.

Локальные поверочные схемы используются метрологическими службами министерств и действуют также и для средств измерений предприятий, им подчиненных. Локальная поверочная схема может распространяться на средства измерений, использующиеся на определенном предприятии Локальные поверочные схемы в обязательном порядке должны отвечать требованиям соподчиненности, утвержденным государственной поверочной схемой. Составлением государственных поверочных схем занимаются научно-исследовательские институты Госстандарта Российской Федерации Научно-исследовательские институты Госстандарта являются обладателями государственных эталонов.

Ведомственные поверочные схемы и локальные поверочные схемы представляются в виде чертежей.

Государственные поверочные схемы устанавливаются Госстандартом РФ, а локальные поверочные схемы – метрологическими службами либо руководителями предприятий.

В поверочной схеме утверждается порядок передачи размера единиц измерений одной или нескольких физических величин от государственных эталонов рабочим средствам измерений. Поверочная схема должна содержать по меньшей мере две ступени передачи размера единиц измерений.

На чертежах, представляющих поверочную схему, должны присутствовать:

1) наименования средств измерений;

2) наименования методов поверки;

3) номинальные значения физических величин;

4) диапазоны номинальных значений физических величин;

5) допустимые значения погрешностей средств измерений;

6) допустимые значения погрешностей методов поверки.

Из книги ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К КОМПЕТЕНТНОСТИ ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ И КАЛИБРОВОЧНЫХ ЛАБОРАТОРИЙ автора Автор неизвестен

5.6 Прослеживаемость измерений 5.6.1 Общие положения Все оборудование, используемое для проведения испытаний и/или калибровок, включая оборудование для дополнительных измерений (например окружающих условий), имеющее существенное влияние на точность и достоверность

Из книги Метрология, стандартизация и сертификация: конспект лекций автора Демидова Н В

5.6.2.1 Калибровка 5.6.2.1.1 Для калибровочных лабораторий должна быть создана и должна функционировать программа поверок оборудования с тем, чтобы обеспечивать прослеживаемость калибровок и измерений, проведенных лабораторией, до Международной системы единиц

Из книги Метрология, стандартизация и сертификация автора Демидова Н В

3. Классификация измерений Классификация средств измерений может проводиться по следующим критериям.1. По характеристике точности измерения делятся на равноточные и неравноточные.Равноточными измерениями физической величины называется ряд измерений некоторой

Из книги Создаем робота-андроида своими руками автора Ловин Джон

11. Метрологические характеристики средств измерений и их нормирование Метрологические свойства средств измерения – это свойства, оказывающие непосредственное влияние на результаты проводимых этими средствами измерений и на погрешность этих

Из книги автора

Из книги автора

16. Погрешности средств измерений Погрешности средств измерений классифицируются по следующим критериям:1) по способу выражения;2) по характеру проявления;3) по отношению к условиям применения. По способу выражения выделяют абсолютную и относительную

Из книги автора

Из книги автора

2 Классификация измерений Классификация средств измерений может проводиться по следующим критериям.1. По характеристике точности измерения делятся на равноточные и неравноточные.Равноточными измерениями физической величины называется ряд измерений некоторой

Из книги автора

3. Основные характеристики измерений Выделяют следующие основные характеристики измерений:1) метод, которым проводятся измерения;2) принцип измерений;3) погрешность измерений;4) точность измерений;5) правильность измерений;6) достоверность измерений.Метод измерений – это

Из книги автора

8. Средства измерений и их характеристики В научной литературе средства технических измерений делят на три большие группы. Это: меры, калибры и универсальные средства измерения, к которым относятся измерительные приборы, контрольно-измерительные приборы (КИП), и

Из книги автора

11.Метрологические характеристики средств измерений и их нормирование Метрологические свойства средств измерения – это свойства, оказывающие непосредственное влияние на результаты проводимых этими средствами измерений и на погрешность этих

Из книги автора

13. Погрешность измерений В практике использования измерений очень важным показателем становится их точность, которая представляет собой ту степень близости итогов измерения к некоторому действительному значению, которая используется для качественного сравнения

Из книги автора

16. Погрешности средств измерений Погрешности средств измерений классифицируются по следующим критериям:1) по способу выражения;2) по характеру проявления;3) по отношению к условиям применения.По способу выражения выделяют абсолютную и относительную погрешности.

Из книги автора

18. Выбор средств измерений При выборе средств измерений в первую очередь должно учитываться допустимое значение погрешности для данного измерения, установленное в соответствующих нормативных документах.В случае, если допустимая погрешность не предусмотрена в

Из книги автора

21. Поверка и калибровка средств измерений Калибровка средств измерений – это комплекс действий и операций, определяющих и подтверждающих настоящие (действительные) значения метрологических характеристик и (или) пригодность средств измерений, не подвергающихся

Из книги автора

Проверка и калибровка При помощи обычного компаса найдите направление на север. Поворачивайте устройство до тех пор, пока не загорится один светодиод. Для удобства я использую момент зажигания светодиода, наиболее удаленного от датчика. Если вы сделаете то же самое, то

— 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.

В проекте новой редакции Закона представлены существенно скорректированные определения терминов «калибровка средства измерений», «поверка средства измерений (эталона)».

Калибровка средства измерений (СИ) * — совокупность операций, устанавливающих в заданных условиях соотношение между значением величины, полученным с помощью данного средства измерений, и соответствующим значением величины, воспроизводимым эталоном, с целью определения действительных значений метрологических характеристик этого средства измерений.

Поверка средства измерений (эталона) — подтверждение соответствия средства измерений (эталона) установленным обязательным требованиям к выполнению измерений, основанное на результатах калибровки этого средства измерений (эталона). Из приведенных определений следует следующее.

Калибровка должна выполняться для любого СИ, поскольку СИ должно иметь установленные характеристики погрешности. Калибровка является необходимой технической процедурой как в сфере законодательной метрологии, так и вне ее.

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

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

Поверке подвергают средства измерений, подлежащие государственному метрологическому контролю и надзору.

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

Первичная - поверка, выполняемая при выпуске средства измерений из производства или после ремонта, а также при ввозе СИ из-за границы партиями, при продаже.

Периодическая - поверка СИ, находящихся в эксплуатации или на хранении, выполняемая через установленные межповерочные интервалы времени (обычно 1, 2 или 0,5 года).

Внеочередная - поверка СИ, проводимая до наступления срока его очередной периодической поверки. Необходимость внеочередной поверки может возникнуть из-за ухудшения метрологических свойств СИ или подозрения в этом, нарушения условий эксплуатации и др.

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

Инспекционная - поверка СИ, проводимая органом Государственной метрологической службы при проведении государственного надзора за состоянием и применением СИ. Поверка средств измерений (приборов) включает в себя следующие операции:

  1. Определение исправности прибора и наличия комплектующих. Для этого проводят внешний осмотр прибора, проверяют наличие паспорта, технической документации, комплектующих изделий, проверяют наличие маркировки и табличек (шильдиков) с указанием марки прибора, года изготовления, завода-изготовителя, заводского номера прибора и т.д. Проверяют отсутствие внешних повреждений, отсутствие подтёков масла и т.п. При наличии хотя бы одного из перечисленных недостатков прибор считается не прошедшим поверку.
  2. После предварительного осмотра прибор подвергают собственно поверке. Целью операции поверки является проверка соответствия прибора его классу точности.

Специалистов белорусских лабораторий давно интересует вопрос: в чем заключается разница между калибровкой и поверкой? Эту разницу пытаются объяснить специалисты государственной метрологической службы, но для многих вопрос остается. И когда приходит время принять решение поверять или калибровать средства измерений, большинство специалистов задумываются и не могут однозначно ответить для себя на этот вопрос. Давайте попробуем разобраться.

А разбираться начнем с понятий. Что же такое калибровка? А что такое поверка?

На национальном уровне понятия калибровка и поверка закреплены в Законе Республики Беларусь об обеспечении единства измерений . На международном уровне понятие калибровка закреплено в международном словаре по метрологии JCGM 200:2008 , . Сравнение понятия приведено в таблице 1.

Таблица 1 – Сравнение понятий «калибровка» и «поверка»

1. Основное отличие понятий «калибровка» и «поверка» заключается в том, что при калибровке устанавливают характеристики, а при поверке подтверждают их соответствие требованиям законодательства.

Однако, подтверждение без установления невозможно. Чтобы сделать заключение о соответствии характеристик (подтвердить) требованиям, нужно сначала их оценить (установить). Получается понятие «поверка» включает в себя процедуры, предусмотренные при калибровке.

С другой стороны, просто устанавливать характеристики без дальнейшего принятия решений бессмысленно. Измерительные устройства и эталоны, к которым может применяться процедура калибровки, предназначены для получения результатов измерений с заданной точностью. Характеристики, которые устанавливаются при калибровке, напрямую влияют на точность и надежность получаемых результатов измерений. Поэтому на основании результатов калибровки специалист, использующий при измерении измерительные устройства или эталоны, должен принять решение: «а пригодно ли мое средство измерений (эталон, испытательное оборудование, измерительные системы) для получения надежного результата измерений (с требуемой точностью)?».

2. Метрологические характеристики, как при калибровке, так и при поверке, устанавливаются путем сравнения показаний измерительного устройства со значениями величины, воспроизводимыми эталонами. Других вариантов не существует. Основное метрологическое назначение иерархий калибровки и поверочных схем – связать показания измерительных устройств с международной признанной основой для сравнения для конкретной величины.

3. Оценивание неопределенности измерений является неотъемлемой частью процедуры калибровки (хотя напрямую и не прописано в определении понятия «калибровка» на национальном уровне). Причем при движении вниз по иерархии калибровки значения неопределенности измерений увеличиваются (включают в себя неопределенности измерений всех предыдущих этапов иерархии калибровки). Т.е. каждое соотношение значений величин между показаниями калибруемого объекта и эталоном сопровождается оценкой качества – неопределенностью измерений.

Но при поверке оценка качества установления метрологических характеристик также присутствует, хоть и в альтернативном виде – через характеристики погрешности измерений. И это четко регламентируется поверочными схемами.

РАЗРАБОТКА Методик оценивания неопределенности

В комплекте с автоматизированным расчетом неопределенности

4. Еще отметим, что понятие «калибровка» трактуется по-разному на национальном и международном уровне.

На международном уровне определение понятия «калибровка» включает в себя оценивание неопределенности измерений и состоит из двух этапов. Второй этап относится непосредственно к проведению измерений и получению результатов измерений с помощью откалиброванных измерительных устройств и эталонов с использованием информации, полученной на первом этапе.

Именно в международном трактовании понятие «калибровка» следует рассматривать в требованиях стандарта ГОСТ ISO/IEC 17025-2019. И основные коллизии в проведении калибровки при аккредитации лабораторий заключаются именно в этом: разном трактовании понятия «калибровка» на международном и законодательном национальном уровнях.

5. Понятию «поверка» на международном уровне наиболее соответствует понятие «верификация» при его применении к средствам измерений . Под верификацией понимают предоставление объективных свидетельств того, что данный объект полностью удовлетворяет установленным требованиям. Если под объектом понимать «средство измерений», то приведенное определение близко по сути к определению понятия «поверка», установленному на национальном уровне в .

Понятие «поверка средства измерений» (verification of a measuring instrument) приведено также в

Делаем выводы.

Вывод первый: основной задачей для специалиста является принятие решений о пригодности использования измерительного устройства для получения надежного результата измерений с заданной точностью, и для конечной цели по сути неважно по результатам какой процедуры такое решение принимается: поверка или калибровка.

Вывод второй: решение о пригодности использования измерительного устройства принимается на основании характеристик, которые устанавливаются как при калибровке, так и при поверке.

Вывод третий: и при поверке, и при калибровке показания измерительных устройств связываются с основой для сравнения через цепочку применяемых эталонов разного уровня точности.

Вывод четвертый: метрологические характеристики измерительных устройств как при калибровке, так и при поверке устанавливаются с оценкой их качества, выраженной либо в виде неопределенности измерений, либо в виде характеристик погрешности.

Вывод пятый: понятие «калибровки» отличается на международном и национальном уровнях.

Вывод шестой: понятие «поверка», определенное на национальном уровне, близко к понятию «верификация», установленному на международном уровне, если в качестве объекта рассматривать средства измерений.

Основной вывод:
Все спорные вопросы и камни преткновения при применении поверки и калибровки возникают из-за разного определения этих понятий на международном и национальном уровне. С одной стороны, есть Закон Республики Беларусь об обеспечении единства измерений , который однозначно устанавливает понятия «поверка» и «калибрвока» на национальном уровне. С другой стороны, есть ГОСТ ISO/IEC 17025-2019, на соответствие которому аккредитуются лаборатории и который применяет международное понятие «калибровка» (закрепленное в JCGM 200:2012 ) без каких-либо согласований и пояснений относительно национального понятия «калибровка» (закрепленного в ).

Градуировкой называется процесс нанесения отметок на шкалы средств измерений, а также определение значений измеряемой величины, соответствующих уже нанесенным отметкам для составления градуировочных кривых или таблиц.

Различают следующие способы градуировки.

1. Использование типовых шкал. Для подавляющего большинства рабочих и многих образцовых приборов используют типовые шкалы, которые изготовляются заранее в соответствии с уравнением статической характеристики идеального прибора. При регулировке параметрам элементов прибора экспериментально придают такие значения, при которых погрешность в точках регулировки становится равной нулю.

2. Индивидуальная градуировка шкал. Индивидуальную градуировку шкал осуществляют в тех случаях, когда статическая характеристика прибора нелинейная или близка к линейной, но характер изменения систематической погрешности в диапазоне измерения случайным образом меняется от прибора к прибору данного типа так, что регулировка не позволяет уменьшить основную погрешность до пределов ее допускаемых значений.

3. Градуировка условной шкалы. Условной называется шкала, снабженная некоторыми условными равномерно нанесенными делениями, например через миллиметр или угловой градус. В результате определяют зависимость числа делений шкалы, пройденных указателем от значений измеряемой величины. Эту зависимость представляют в виде таблицы или графика.

Калибровка – это способ поверки измерительных средств, заключающийся в сравнении различных мер, их сочетаний или отметок шкал в различных комбинациях и вычислении по результатам сравнений значений отдельных мер или отметок шкалы исходя из известного значения одной из них. Следует отметить, что в ряде методик поверки предусматривается получение данных о действительных значениях метрологических характеристик СИ, а далее – сопоставление этих данных с установленными техническими требованиями, т. е. в поверке на определенном этапе проводится калибровка; такая методика поверки приемлема для использования в калибровке. В ряде методик подтверждение соответствия требованиям осуществляется без фиксации действительных значений метрологических характеристик, такие методики нуждаются в некоторых дополнениях. Естественно, что используемые для калибровки эталоны должны иметь подтверждение соответствия своих метрологических характеристик в четком соответствии с государственным регламентом.

Калибровка средств измерений введена Законом «Об обеспечении единства измерений»; этот термин обозначает «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».

Результаты калибровки средств измерений удостоверяются калибровочным знаком, наносимым на средства измерений, или сертификатом о калибровке, в котором в обязательном порядке указываются действительные значения метрологических характеристик, а также записью в эксплуатационных документах.


Калибровка средств измерений – совокупность операций, выполняемых в целях определения действительных значений метрологических характеристик и метрологической пригодности тех средств измерений, которые применяются вне сферы государственного регулирования обеспечения единства измерений.
При калибровке определяются действительные значения единиц величин, оцениваются значения неопределенности измерений, составляется бюджет неопределенности.

Стоимость калибровки

Часто спрашивают, почему на сайте Ростест-Москва тарифы на поверку выложены, а стоимости калибровки не сообщаются?! Лишь по той причине, что тарифы на калибровку не существуют в принципе. Поясним.

Поверка, как обязательная, так и добровольная, проводится в соответствии с методикой в полном ее объеме, поэтому техническое содержание метрологической процедуры заранее известно, а значит оценить объемы работ и соответственно их стоимость проблемы не составляет.

Калибровка же проводится по методике, обеспечивающей выполнение задач, поставленных перед калибровщиком заказчиком. Так, перед исполнителем могут быть поставлены задачи – определение действительных метрологических характеристик, проверка на метрологическую годность (может ли СИ далее использоваться по назначению), определение метрологической надежности СИ и иные исследования.

Только согласовав с заказчиком методику калибровки, можно оценить ее техническое содержание, объемы работы и ее стоимость.

Методики калибровки

Калибровка может осуществляться по методикам поверки, утвержденным в рамках проведения испытаний в целях утверждения типа, а также по методикам, приведенным в международных, региональных, межгосударственных или национальных стандартах.

В некоторых случаях для калибровки может быть использована методика поверки аналогичного СИ. Или методика калибровки, предоставленная заказчиком. Может использоваться методика, имеющаяся в фонде калибровщика, если та опять же по техническому содержанию отвечает задачам калибровки. Нередко методику калибровки приходится разрабатывать специально под конкретные задачи исследования.

При необходимости методики калибровки разрабатываются с учетом требований ГОСТ Р 8.879-2014 «Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Методики калибровки средств измерений. Общие требования к содержанию и изложению».

ВНИМАНИЕ
СИ, предоставляемые на калибровку, должны быть точно идентифицированы. В случае отсутствия маркировки о годе выпуска, изготовителе, заводском номере, при сдаче СИ необходимо предъявить паспорт. При отсутствии паспорта информация может быть предоставлена в письме на бланке организации.

СИ представляются на поверку чистыми, расконсервированными, с необходимыми комплектующими устройствами.

СИ, эксплуатируемые в (на) агрессивных (специальных) средах, должны представляться на поверку обеззараженными, нейтрализованными, дезактивированными.

Если калибровка выполняется по методике поверки, то необходимо указать наименование документа.

Прием СИ на проведение калибровки в соответствии с потребностями заказчика осуществляется только при предоставлении методики калибровки.

Перспективы калибровки

Стратегия обеспечения единства измерений до 2025 года, утвержденная Распоряжением Правительства Российской Федерации 737-р 19 апреля 2017 года, задающая целевые ориентиры для развития системы обеспечения единства измерений (ОЕИ) в условиях продолжения рыночных преобразований и построения инновационной экономики, предусматривает развитие добровольной сферы обеспечения единства измерений, и, в первую очередь, калибровки СИ.

Перспективность калибровки предопределена тем, что эта метрологическая процедура более информативна (в сравнении с поверкой) и широко распространена в зарубежной и международной практике.

Межотраслевой совет по прикладной метрологии и приборостроению при Комитете Российского союза промышленников и предпринимателей (РСПП) по техническому регулированию, стандартизации и оценке принял решение о разработке «дорожной карты» развития калибровки в соответствии с требованиями международных стандартов, потребностями отраслей промышленности и необходимостью международного признания результатов измерений, проводимых отечественными предприятиями.

ЧЕМ ОТЛИЧАЕТСЯ КАЛИБРОВКА ОТ ПОВЕРКИ?