Терминами «поверка » и «калибровка », в принципе, характеризуют одну и ту же деятельность. Только эти операции проводятся специалистами разных ведомств и организаций.

Поверка средств измерений – это совокупность операций, выполняемых органами государственной метрологической службы с целью определения и подтверждениясоответствия средства измерений установленным техническим требованиям.

В случае годности поверяемого прибора на нем устанавливается специальное клеймо или выдается свидетельство о поверке.

По срокам проведения различают несколько видов поверки:

1. Первичная поверка проводится при выпуске средств измерения после изготовления или ремонта, а также при ввозе по импорту.

2. Периодическая поверка проводится через межповерочные интервалы, которые первоначально устанавливаются при испытании приборов. Поверяется каждый экземпляр средства измерений. Для проведения поверки пользователями составляются графики периодичности поверки.

3. Внеочередная поверка производится в тех случаях, когда повреждено клеймо, удостоверяющее поверку, или утрачено свидетельство о поверке. Эта поверка может быть произведена и при вводе средства измерений в работу после хранения, если

оно хранилось более одного поверочного интервала.

4. Инспекционная поверка проводится при общей поверке предприятия органами государственного метрологического надзора. Эта поверка должна производиться в присутствии хозяина прибора.

5. Экспертизная поверка осуществляется при возникновении споров между изготовителем и потребителем или приемщиком, по запросу прокуратуры, суда.

По способу проведения различают следующие виды поверки:

1. Комплектная поверка - поверка, при которой определяют метрологические характеристики средства измерений, присущие ему как единому целому.

2. Поэлементная поверка - поверка, при которой значения метрологических характеристик средств измерений устанавливаются по метрологическим характеристикам его элементов или частей.

3. Выборочная поверка - поверка группы средств измерений, отобранных из партии случайным образом, по результатам которой судят о пригодности всей партии.

Калибровка средств измерений – совокупность операций, выполняемых с целью определения и подтверждения действительных значений метрологических характеристик средств измерений, не подлежащих государственному метрологическому контролю и надзору.

Калибровка СИ производитсяметрологической службой предприятий и организаций, где эти средства измерений применяются.

Она производится с использованием эталонов, соподчиненных государственным эталонам единиц величин. Средства измерений могут подвергаться калибровкепри выпуске из производства или ремонта, при ввозе по импорту, при эксплуатации, прокате и продаже.

Калибровка средств измерений потребителем, является делом добровольным, т.е. не является обязательной.

Результатыположительной калибровки удостоверяются калибровочным знаком непосредственно на средстве измерений или выдачей сертификата (свидетельства), а так же записью в эксплуатационной документации.

Т.о. отличие калибровки от поверки заключается только в том, что калибровку проводят специалисты того предприятия, где используются эти средства измерений, а поверку - органы государственной метрологической службы.

А поскольку техническая сущность поверки и калибровки одинакова, то и одинаковым должен быть подход при разработке методик, по которым осуществляется эта процедура.

Основная цель поверки (калибровки) - осуществить передачу размера единиц от исходных эталонных средств рабочим средствам измерений (РСИ) в строгом соответствии с разработанным и утвержденным порядком. А основное требование к метрологической службе - обеспечить соответствия РСИ государственному эталону,

Выделяют четыре метода поверки (калибровки) средств

измерений:

1) метод непосредственного сличения с эталоном;

2) метод сличения при помощи компаратора;

3) метод прямых измерений величины;

4) метод косвенных измерений величины.

Метод непосредственного сличения базируется на осуществлении измерений одной и той же физической величины калибруемым (поверяемым) прибором (КП) и эталонным прибором (ЭП) одновременно.

Погрешность КП вычисляется как разность показаний КП и ЭП (т. е. показания эталонного прибора принимаются за действительное значение измеряемой физической величины).

Преимущества метода непосредственного сличения с эталоном простота, наглядность возможность автоматической калибровки (поверки) и возможность проведения калибровки с помощью ограниченного количества приборов и оборудования.

Метод сличения с помощью компаратора осуществляется с использованием специального прибора, посредством которого проводится сравнение показаний калибруемого (поверяемого) СИ и показаний эталонного СИ.

Метод прямых измерений величины используется в случаях, когда

есть возможность провести сравнение калибруемого СИ с эталонным в установленных пределах измерений. В отличие от метода непосредственного сличения здесь 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 искомое значение получают расчетным путем

Метод косвенных измерений, как правило, используется в установках автоматизированной калибровки (поверки).

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

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

5.3.3. Метрологическая надёжность и межповерочные интервалы

Метрологическая надежность – это одно из свойств СИ, зависящее от следующих факторов:

1) от стабильности работы СИ, т.е. свойство сохранять неизменными во времени значения метрологических характеристик;

2) от начальной точности и пределов допускаемых значений погрешности;

3) от принятой системы метрологического обслуживания.

Поэтому основными показателямиметрологической надежности являются:

1) вероятность работы без метрологических отказовР м (t) – это вероятность того, что за заданное время t метрологический отказ СИ не возникнет. Этот показатель определяется статистически при проведении серии измерений;

2) вероятность метрологической исправностиР ми (t) – это вероятность того, что в заданный момент времени СИ окажется метрологически исправным. Этот показатель определяется тоже статистически;

3) временнОй коэффициент метрологической исправностиК ми (T) – отношение математического ожидания времени пребывания СИ в состоянии метрологической исправности за заданный период Т к длительности этого периода;

4) наработка на метрологический отказТ м – отношение наработки СИ к математическому ожиданию числа метрологических отказов в течение этой наработки;

5) средняя наработка до метрологического отказаТ мо – математическое ожидание наработки или периода эксплуатации СИ до наступления первого метрологического отказа;

6) интенсивность метрологических отказовЛ м (t ) – условная плотность вероятности возникновения метрологического отказа СИ, определяемая для момента времени t при условии, что до этого момента метрологический отказ не возник;

7) параметр потока метрологических отказовW м (t ) – плотность вероятности возникновения метрологического отказа СИ, определяемая для рассматриваемого момента времени t .

Все перечисленные показатели метрологической надежности учитываются при определении межповерочного интервала.

Межповерочный интервал (МПИ) – это промежуток времени или наработка между двумя последовательными поверками СИ. По истечении этого срока СИ должны быть направлены на поверку независимо от их технического состояния.

Если фактическая метрологическая надежность оказывается по ряду параметров ниже нормируемой ГОСТом, то межповерочный интервал уменьшается. Обоснованность нормируемого показателя метрологической надежности и его соответствие межповерочному интервалу оцениваются при государственных приемочных испытаниях средств измерений.

Различают три вида МПИ:

1. Единый для всех СИ данного вида интервал устанавливается на основе нормативных документов на этот вид СИ. В этом случае МПИ устанавливается органами ГМС при утверждении типа по результатам испытаний.

2. Индивидуальный интервал, установленный в соответствии с конкретными условиями эксплуатации СИ данного типа в организациях и на предприятиях. Если назначенный интервал не совпадает с интервалом, указанным в НД на данный тип, то его необходимо согласовать с органами Государственной или ведомственной метрологической службы. Для СИ, которые не подлежат госнадзору, этот интервал устанавливает метрологическая служба юридического лица.

3. Индивидуальные МПИ для СИ, предназначенных для ответственных измерительных операций. Индивидуальные МПИ предусмотрены также для эталонов.

По порядковому номеру поверки с начала эксплуатации различают первый МПИ, второй МПИ, и т.д. Причем эти интервалы могут оставаться постоянными, либо изменяться в процессе эксплуатации СИ. Значение первого МПИ определяется разработчиком СИ, вноситься в эксплуатационную документацию и утверждается при проведении государственных приемочных испытаний или сертификации.

В процессе эксплуатации СИ МПИ может корректироваться организациями, осуществляющими поверку с учетом результатов поверки. МПИ устанавливают в календарном времени. Значение МПИ целесообразно определять в месяцах эксплуатации или наработки из ряда 0,25; 0,5; 1; 2; ...; 11; 12; 15; 18; 21; 30; 36 и т.д. через 6 месяцев.

При определении интервала между калибровками или поверками в других единицах (часах или сутках) также рекомендуется пользоваться этим рядом.

Для расчета, корректировки и оптимизации МПИ используются критерии двух видов: показатели метрологической надежности и экономический критерий оптимальности МПИ, обеспечивающий максимальный экономический эффект от эксплуатации СИ.

Экономическим критерием оптимальности МПИ является условный минимум экономических издержек при эксплуатации СИ, зависящих от МПИ. Эти издержки складываются из убытков из-за нестабильности СИ и расходов, связанных с поверкой и ремонтом СИ, забракованных при поверке.

Калибровка (градуировка) средств измерений

В данном разделе рассматриваются и определяются те метрологические характеристики СИ, которые необходимы для получения измеренного значения величины. Калибровка СИ связана с получением единицы величины от эталона и дальнейшего ее хранения для выполнения будущих измерений.

Единица измеряемой величины может быть сохранена отметками шкалы или параметрами калибровочной функции (КФ) - градуировочной характеристики (ГХ), связывающей показания СИ с измеряемой величиной.

Если калибровочная функция не несет информации о показателях точности ее построения, то она не может быть использована для представления результата измерения. С калибровочной функцией должна быть связана погрешность калибровки, представляемая в виде таблицы или функции.

Диаграмма калибровки - графическое выражение соотношения между показанием СИ и соответствующим эталонным значением величины с полосой погрешности. Она соответствует отношению "один-множество ", а ширина полосы для данного показания отражает инструментальную неопределенность .

Калибровочные функции

Значительная часть скважинной геофизической аппаратуры относится к индивидуально градуируемым СИ.

Градуировкой измерительного преобразователя называется совокупность операций, выполняемых с целью передачи ему единицы физической величины путем оцифровки шкалы прибора или установления параметров функциональной зависимости между измеряемым параметром и выходным сигналом измерительного преобразователя. Следует заметить, что в Законе № 102-ФЗ термин "градуировка" не упоминается. Эту операцию будем рассматривать как составную часть калибровки (см. рис. 13), в результате которой определяются действительные значения параметров индивидуальной градуировочной характеристики СИ.

Градуировочной характеристикой называется зависимость выходного сигнала х СИ от измеряемого параметра (измеряемой величины) В изм , то есть x=f(В изм ). Обычно при построении градуировочной характеристики определяют зависимость между эталонным значением измеряемого параметра и выходным сигналом СИ, вызванным воздействием эталона на датчик (зонд) аппаратуры

В большинстве случаев в геофизике применяется обратная градуировочная характеристика, представляющая собой зависимость измеряемого параметра от выходного сигнала аппаратуры, то есть В изм =F(х) . Такая характеристика, представленная формулой, очень удобна для непосредственного вычисления измеренного значения измеряемого параметра по показаниям (значению выходного сигнала) геофизической аппаратуры.

В международном словаре VIM3 градуировочной характеристике соответствует понятие "калибровочная функция".

Калибровочная функция может быть номинальной (одинаковой для всей совокупности однотипных измерительных преобразователей) или индивидуальной (различной для каждого экземпляра однотипной аппаратуры). Аппаратура электрического и акустического каротажа, инклинометры и каверномеры имеют номинальные КФ. Для аппаратуры интегрального гамма-каротажа, нейтронного каротажа, плотностного гамма-гамма-каротажа, для скважинных термометров, манометров и расходомеров обычно строится индивидуальная КФ.

При градуировке всегда оцениваются погрешности построенной функции преобразования, включающие погрешности применяемых эталонов и погрешности аппроксимации реальной экспериментальной функции преобразования какой-либо известной функцией.

КФ может быть линейной или нелинейной, функцией одной, двух и более переменных.

Если линейная КФ проходит через ноль (начало декартовых координат), то в документации указывается только один коэффициент преобразования. Если она не проходит через ноль, то указывают формулу Y=а+вх , описывающую функцию преобразования двумя коэффициентами а и в , х - выходной сигнал.

Если характеристика нелинейная, то чаще всего указывают функцию преобразования в виде полинома второй степени Y=а+вх+сх 2 (с тремя коэффициентами) и (или) график функции. Полином более высокой степени не используется, так как степень кривизны функции обычно не велика. Реже используется степенная и логарифмическая КФ.

При определении (вычислении) коэффициентов КФ как функции одной переменной составляется система уравнений, в каждом из которых неизвестными являются сами вычисляемые коэффициенты для каждой пары "измеряемый параметр - выходной сигнал".

Номинальную или индивидуальную КФ аппаратуры представляют в виде формулы, графика или таблицы. Но в любом случае в её основе лежит функциональная зависимость, связывающая измеряемую величину с выходным сигналом аппаратуры, а также с параметрами влияющих величин на основе экспериментальных данных.

Эти данные попарно представляют собой измеренные значения величины, воспроизводимые эталоном или измеренные эталонным прибором, и измеренные значения выходного сигнала градуируемой аппаратуры. Каждое из этих измеренных значений содержит систематическую погрешность, что обусловливает неидеальность процесса калибровки СИ. Это означает, что координаты каждой экспериментальной точки, принятой для построения КФ, являются случайными величинами. Поэтому принятая для аппаратуры КФ является частной реализацией совокупности случайных реализаций КФ, отличающихся от идеальной КФ этой аппаратуры.

Возможны два варианта расположения принятой КФ аппаратуры относительно экспериментальных точек:

• 1) проходит строго через экспериментальные точки;
• 2) проходит между экспериментальными точками, не совпадая ни с одной из них.

В первом случае количество пар экспериментальных данных равно числу неизвестных параметров (коэффициентов) функции, принятой для аппаратуры в качестве КФ.

Для второго варианта число пар экспериментальных данных больше числа неизвестных коэффициентов КФ. Соответственно число уравнений в системе уравнений, равное числу пар экспериментальных данных, должно быть больше числа неизвестных коэффициентов КФ. В этом случае система уравнений не имеет однозначного решения и решается одним из статистических методов - методом наименьших квадратов (МНК).

Рассмотрим эти два метода построения КФ для трех видов функций, наиболее часто встречающихся в геофизике - линейной, параболической и логарифмической.

Градуировкой называется процесс нанесения отметок на шкалы средств измерений, а также определение значений измеряемой величины, ϲᴏᴏᴛʙᴇᴛϲᴛʙующих 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, кᴏᴛᴏᴩые изготовляются заранее в ϲᴏᴏᴛʙᴇᴛϲᴛʙии с уравнением статической характеристики идеального прибора. При регулировке параметрам элементов прибора экспериментально придают такие значения, при кᴏᴛᴏᴩых 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 некᴏᴛᴏᴩыми 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 – ϶ᴛᴏ 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. Не стоит забывать, что важно будет сказать, ɥᴛᴏ в ряде методик поверки предусматривается получение данных о действительных значениях метрологических характеристик СИ, а далее – сопоставление данных 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 ϲᴏᴏᴛʙᴇᴛϲᴛʙия требованиям осуществляется без фиксации действительных значений метрологических характеристик, такие методики нуждаются в некᴏᴛᴏᴩых дополнениях. Естественно, что используемые для калибровки эталоны должны иметь подтверждение ϲᴏᴏᴛʙᴇᴛϲᴛʙия ϲʙᴏих метрологических характеристик в четком ϲᴏᴏᴛʙᴇᴛϲᴛʙии с государственным регламентом.

Калибровка средств измерений введена Законом «Об обеспечении единства измерений»; ϶ᴛᴏт 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 кᴏᴛᴏᴩом в обязательном порядке указываются действительные значения метрологических характеристик, а также записью в эксплуатационных документах.

Калибровка средств измерений -- это совокупность операций, выполняемых с целью определения и подтверждения действительных значений метрологических характеристик и пригодности к применению средств измерений, не подлежащих государственному метрологическому контролю и надзору. Под пригодностью средств измерения подразумевается соответствие их метрологических характеристик ранее установленным техническим требованиям, которые могут содержаться в нормативном документе или определяться заказчиком. Калибровку проводят калибровочные лаборатории, которые делают вывод о пригодности средств измерений.

В отличие от поверки, которую осуществляют органы государственной метрологической службы, калибровка может проводиться любой метрологической службой (или физическим лицом) при наличии условий для квалифицированного выполнения этой работы.

В соответствии с Федеральным законом «Об обеспечении единства измерений» калибровка носит добровольный характер, поскольку относится к средствам измерений, не подлежащим Государственному метрологическому контролю (ГМК). Предприятия вправе самостоятельно решать вопрос о выборе форм контроля состояния средств измерений, за исключением тех областей применения средств измерений, за которыми государства всего мира устанавливают свой контроль -- это здравоохранение, безопасность труда, экология и т. д.

Однако добровольный характер калибровки не освобождает метрологическую службу предприятия от необходимо сти соблюдать определенные требования. Рабочее средство измерений должно быть обязательно привязано к национальному (государственному) эталону. Таким образом, функцию калибровки следует рассматривать как составную часть национальной системы обеспечения единства измерений. А так как принципы национальной системы обеспечения единства измерений гармонизированы с международными правилами и нормами, то калибровка включается в мировую систему обеспечения единства измерений.

Желание иметь конкурентоспособную продукцию побуждает предприятия иметь измерительные средства, дающие достоверные результаты.

Построение российской системы калибровки (РСК) (схема 2) основывается на следующих принципах: добровольность вступления; обязательность получения размеров единиц от государственных эталонов рабочим средством измерений; профессионализм и техническая компетентность субъектов РСК; самоокупаемость.

Субъектами РСК являются:

метрологические службы юридических лиц, аккредитованные на право калибровки средств измерений;

государственные научные метрологические центры (метрологические институты Госстандарта России) и органы Государственной метрологической службы, зарегистрированные в РСК как аккредитующие органы, имеющие право аккредитовать метрологические службы юридических лиц на право калибровки средств измерений;

Госстандарт России -- центральный орган РСК, координирующий деятельность субъектов РСК;

совещательный орган РСК -- Совет РСК, формирует и обсуждает проекты решений центрального органа РСК.

Вся деятельность субъектов РСК осуществляется на договорной основе. Основное звено РСК -- калибровочная лаборатория, которая должна быть аккредитована органом РСК.

Поверка средств измерений -- совокупность операций, выполняемых органами государственной метрологической службы с целью определения и подтверждения соответствия средства измерений установленным обязательным требованиям. 18 июля 1994 г. вышел приказ Госстандарта «Об утверждении «Порядка проведения поверки средств измерений» (см. приложение 5).

Средства измерений, подлежащие метрологическому контролю и надзору, подвергаются поверке при выпуске из производства или ремонта, при ввозе по импорту, при продаже и выдаче на прокат, а также при эксплуатации. Если средство измерений по результатам проверки признано пригодным к применению, то на него и техническую документацию наносится оттиск поверительного клейма и выдается «Свидетельство о поверке» (см. приложение 6).

Существуют следующие виды поверки:

Первичная поверка -- проводится для средств измерений утвержденных типов при выпуске их из производства, после ремонта.

Периодическая поверка проводится для средств измерений, находящихся в эксплуатации, через определенные межповерочные интервалы.

Внеочередная поверка проводится при необходимости подтверждения пригодности средства измерений к применению в случае повреждения клейма или утери свидетельства о поверке.

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

Инспекционная поверка выполняется в рамках государственного надзора или ведомственного контроля.

Руководители предприятий общественного питания несут ответственность за состояние весоизмерительного оборудования. Они обязаны постоянно следить за соблюдением правил его эксплуатации, сроками поверки и клеймения их в органах госнадзора. Весы и гири к ним поверяют ежегодно, меры объема и длины -- один раз в два года. Стеклянные мензурки и мерные кружки поверяют и клеймят только при выпуске из производства.

Поверка и клеймение измерительного оборудования проводится в лабораториях, куда его доставляют предприятия. Стационарные и громоздкие весы клеймят на месте. Клеймо наносится на металлическую пробку или на металлическую пломбу. На стеклянных мерах объема клеймо наносится краской или химическими реактивами, дающими несмываемое изображение. Клеймо, как правило, имеет форму круга, внутри которого изображена часть Государственного герба РФ, последние две цифры года клеймения, контрольные знаки (номер лаборатории, номер клейма, закрепленного поверителем). Поверка СИ проводится по заранее составленному графику (см. приложение 4).

Методы поверки (калибровки) и поверочные схемы

Допускается применение четырех методов поверки (калибровки) средств измерений: непосредственное сличение с эталоном; сличение с помощью компаратора; прямые измерения величины, косвенные измерения величины.

Метод непосредственного сличения поверяемого (калибровочного) средства измерения с эталоном соответствующего разряда широко применяется для различных средств измерений. Достоинства этого метода в его простоте, наглядности.

Метод сличения с помощью компоратора основан на использовании прибора сравнения, с помощью которого сличаются поверяемое (калибруемое) и эталонное средства измерения.

Метод прямых измерений применяется, когда имеется возможность сличить испытуемый прибор с эталонным в определенных пределах измерений. В целом этот метод аналогичен методу непосредственного сличения, по методам прямых измерений производится сличение на всех числовых отметках диапазона.

Метод косвенных измерений применяется, когда действительные значения измеряемых величин невозможно определить прямыми измерениями. Метод косвенных измерений обычно применяют в установках автоматизированной поверки (калибровки).

Поверочные схемы

Для обеспечения правильной передачи размеров единиц измерений от эталонов к рабочим средствам измерения составляют поверочные схемы. Поверочная схема для средств измерений -- это нормативный документ, устанавливающий соподчинение средств измерений, участвующих в передаче размеров единицы от эталона рабочим средствам измерений (с указанием методов и погрешности при передаче).

Поверочные схемы разделяют на государственные и локальные. Государственные поверочные схемы распространяются на все средства измерений данного вида, применяемые в стране. Локальные поверочные схемы предназначены для метрологических органов министерств, распространяются они также и на средства измерений подчиненных предприятий. В каждой поверочной схеме регламентируется порядок (метод) передачи размера единицы.