Материально-техническое обеспечение

Технические средства

На метрологические службы предприятий и организаций нормативно-правовым законодательством Российской Федерации возложен большой объем требований к обеспечению единства измерений (метрологическому обеспечению). Обеспечение единства измерений является областью деятельности, попадающей под действие Федерального закона «О техническом регулировании» (ст. 7), поэтому требования по обеспечению единства измерений являются обязательными. Более того, при всей важности остальных требований только требования к обеспечению единства измерений могут быть проконтролированы внешними организациями.

Все технические средства подразделяются на:

  • - измерительные;
  • - контрольные;
  • - испытательные;
  • - для мониторинга и измерений.

Средства измерений (СИ). В настоящее время не существует однозначного толкования данного понятия. Так, в Законе РФ «Об обеспечении единства измерений» сказано: «СИ — техническое устройство, предназначенное для измерений». В Международном словаре дается определение: «СИ — устройство, предназначенное для выполнения измерений самостоятельно или вместе с дополнительным устройством»[1]. По РМГ 29-99, СИ — 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 времени1.

ГОСТ Р ИСО 9000/2001 существенно расширил содержание термина «измерительное оборудование», отнеся к нему СИ, программные средства, эталоны, стандартные образцы, вспомогательную аппаратуру или комбинацию из них, необходимые для выполнения процесса измерения, и наделив при этом метрологическими характеристиками (п. 3.10.4, 3.10.5).

Характерными для всех терминологических документов являются:

  • - основная цель СИ — передача размера узаконенных единиц измерения;
  • - сущность СИ — хранение или воспроизведение единиц физической величины в неизменном размере.

Таким образом, в качестве определения может быть предложено следующее: СИ — технические устройства, целью применения которых является воспроизведение и (или) измерение физических величин в установленных единицах с гарантированными метрологическими характеристиками.

Правильность отнесения технических устройств к СИ контролируют соответствующие службы при проведении метрологического контроля (надзора) и метрологической экспертизы. Формы контроля метрологических характеристик СИ зависят от целей и сфер применения данного технического объекта. Такими формами контроля могут быть поверка, калибровка, контроль параметров в процессе технического обслуживания и т.д.

К СИ относятся эталоны, меры, измерительные приборы и преобразователи величин, измерительные установки, измерительные системы и комплексы. Подробная классификация приведена на рис 8.1[2] [3].

Эталоны — это СИ или их комплекс, предназначенный для воспроизведения, хранения и передачи размера единицы измерения другим СИ. Особенности эталона определяются спецификой характеризуемой физической величины и уровнем технического

Классификация средств измерений развития измерений в данной сфере

Рис. 8.1. Классификация средств измерений развития измерений в данной сфере, но любой эталон должен обладать высокой степенью сохранности единицы измерения, которую он воспроизводит, минимальной погрешностью такого воспроизведения и максимальной точностью сличения с другими СИ.

Мерой называют средство измерения в виде какого-либо тела, вещества или устройства, предназначенное для воспроизведения единицы физической величины, хранения единицы и передачи ее размера от одного измерительного прибора к другому. В отличие от эталона мера воспроизводит не только единицу, но и дольные и кратные значения последней. Например, концевой мерой длины является не только метровый стержень, но и набор концевых мер различного размера, называемых плитками Иогансона.

Однозначные меры воспроизводят физические величины одного размера, например копии эталонных килограммовых гирь.

Многозначные меры воспроизводят разные размеры физической величины, например линейка с миллиметровыми и сантиметровыми делениями.

Наборы мер — комплект однородных мер разного размера, например так называемые разновесы, т.е. меры массы других размеров. Магазины мер в отличие от них конструктивно объединены в одно устройство, предусматривающее возможность сочетания набора мер (магазин электрических сопротивлений).

Меры как средства измерений могут изготавливаться различных классов точности.

Особый класс однозначных мер представляют собой так называемые стандартные образцы.

Стандартный образец — мера в виде вещества, при помощи которой размер единицы физической величины воспроизводится как свойство или как состав вещества, из которого изготовлен стандартный образец. Многочисленные примеры стандартных образцов состава — различные вещества, например металлы и сплавы с точно определенным составом по большому числу примесей.

Стандартные образцы, так же как другие меры, периодически сличаются и хранятся в метрологических предприятиях или участках. В Российской Федерации ведется Государственный реестр стандартных образцов в специальном институте в Екатеринбурге.

Особое место в системе мер занимают специфические стандартные образцы состава — поверочные газовые смеси. Эти стандартные образцы по многим показателям отличаются от стандартных образцов в виде твердых объектов или жидкостей. Самым главным отличием такой меры от других типов мер является то, что поверочная газовая смесь в процессе измерения расходуется. При этом состав газовой смеси может измениться. С этим связано второе отличие поверочной газовой смеси (ПГС) от других мер — невозможность хранить ту смесь, которая анализируется. Поэтому обычно готовится партия сосудов под давлением (баллонов) с какой-либо ПГС. Затем выборочно несколько баллонов анализируются на приборах. Если при этом получается хорошая сходимость результатов, то остальным баллонам из этой партии приписывается состав, полученный при анализе состава выбранных баллонов.

Измерительным прибором называют измерительное устройство, представляющее собой более или менее единое целое и градуированное по большей части непосредственно в единицах измеряемой физической величины. Измерительные приборы — это средства измерений, которые позволяют получать измерительную информацию в форме, удобной для восприятия пользователем. Различаются измерительные приборы прямого действия и приборы сравнения.

Приборы прямого действия отображают измеряемую величину на показывающем устройстве, имеющем соответствующую градуировку в единицах этой величины. Изменения рода физической величины при этом не происходит. К приборам прямого действия относят, например, амперметры, вольтметры, термометры и т.п.

Приборы сравнения предназначаются для сравнения измеряемых величин с величинами, значения которых известны. Такие приборы широко используются в научных целях, а также и на практике для измерения таких величин, как яркость источников излучения, давление сжатого воздуха и др.

Всякое измерение есть последовательность действий оператора и физических процессов в установке, результатом которых является перемещение какого-либо указателя на шкале. Измерительные приборы в большинстве своем состоят из датчика (измерительного преобразователя), преобразователя сигнала в аналоговую или цифровую форму и отсчетного устройства. Такая форма сигнала, пропорциональная измеряемой физической величине, называется аналоговой. В более современных приборах аналоговая форма выходного сигнала преобразуется в цифровую форму и результат высвечивается на цифровом табло. В современных приборах, кроме того, используются различные запоминающие устройства — самописцы или магнитные накопители, а также устройства сочленения прибора с компьютером. В этом случае измерительная информация может быть представлена в графическом виде, а у пользователя появляются дополнительные возможности, например статистическая обработка результатов, возможность проведения измерений в динамическом режиме, а также многие сервисные возможности в зависимости от программного обеспечения процедуры измерений. Компьютер может управлять и процессом измерений. Таким образом, выделяют показывающие приборы (аналоговые и цифровые) и регистрирующие (самопишущие и печатающие), а также интегрирующие, суммирующие и пр.

Измерительный преобразователь — это средство измерений, которое служит для преобразования сигнала измерительной информации в форму, удобную для обработки или хранения, а также передачи в показывающее устройство. Измерительные преобразователи либо входят в конструктивную схему измерительного прибора, либо применяются совместно с ним, но сигнал преобразователя не поддается непосредственному восприятию наблюдателем. Например, преобразователь может быть необходим для передачи информации в память компьютера, для усиления напряжения и т. д. Преобразуемую величину называют входной, а результат преобразования — выходной величиной. Основной метрологической характеристикой измерительного преобразователя считается соотношение между входной и выходной величинами, называемое функцией преобразования.

Преобразователи подразделяются на первичные (непосредственно воспринимающие измеряемую величину), передающие, на выходе которых величина приобретает форму, удобную для регистрации или передачи на расстояние; промежуточные, работающие в сочетании с первичными и не влияющие на изменение рода физической величины. На первичных преобразователях, датчиках имеет смысл останавливать внимание при рассмотрении конкретных видов измерения. Это могут быть термопары, датчики давления, температуры, влажности, концентрационно чувствительные датчики, фотоприемники различных типов, микрофоны.

По характеру преобразования они подразделяются на аналоговые, аналого-цифровые и цифро-аналоговые. Такие преобразователи почти всегда являются промежуточными.

Преобразователи сигналов, так же как и датчики, весьма разнообразны по принципу действия и по назначению. Это могут быть усилители, катодные повторители, амплитудно-частотные преобразователи, согласующие устройства и т. д. Соответствующие вопросы описаны в специальной литературе, посвященной электронной и усилительной технике. То же самое относится к возможностям использования компьютеров.

Измерительные установки, системы и вычислительные комплексы — совокупность средств измерений, объединенных по функциональному признаку со вспомогательными устройствами, для измерения одной или нескольких физических величин объекта измерений. Обычно такие системы автоматизированы и обеспечивают ввод информации в систему, автоматизацию самого процесса измерения, обработку и отображение результатов измерений для восприятия их пользователем. Такие установки (системы) используют и для контроля (например, производственных процессов), что особенно актуально для метода статистического контроля, а также принципа TQM в управлении качеством. Применяются они для автоматизации технологических процессов в отраслях народного хозяйства, так как обеспечивают автоматизацию процессов измерения, обработки и отображения результатов измерений.

Измерительная установка обычно включает в себя несколько приборов и вспомогательных устройств, а также меры или наборы мер. К ним относятся гири, катушки, магазины сопротивлений и индуктивностей, нормальные гальванические элементы и т. д.

Измерительные принадлежности — это вспомогательные средства измерений величин. Они необходимы для вычисления поправок к результатам измерений, если требуется высокая степень точности. Например, термометр может быть вспомогательным средством, если показания прибора достоверны при строго регламентированной температуре; психрометр — если строго оговаривается влажность окружающей среды.

Следует учитывать, что измерительные принадлежности вносят определенные погрешности в результат измерений, связанные с погрешностью самого вспомогательного средства.

Современные технические устройства представляют собой совокупность большого числа так называемых «комплектующих изделий», объединенных электрическими, электронными, оптоэлектронными, механическими связями в узлы, блоки, системы, комплексы для решения тех или иных задач. Любое изделие имеет, к сожалению, не безграничный ресурс и срок службы. Его параметры с течением времени (раньше или позже) начинают изменяться постепенно, а иногда под влиянием внешних воздействий и скоротечно. Наличие связей между элементами вызывает соответствующее изменение какого-то общего параметра совокупности соединенных комплектующих изделий. Чтобы предотвратить потерю работоспособности или восстановить утраченное качество технического устройства, необходимо количественно оценить его основные параметры или параметры его блоков, узлов, даже отдельных комплектующих изделий.

В процессе эксплуатации радиоэлектронных комплексов, автоматизированных систем управления для поддержания работоспособности приходится периодически последовательно или одновременно измерять большое число физических величин со значительными пределами изменения в широком диапазоне частот. Прежде всего, практически в каждом сеансе работы сложного технического устройства необходимо контролировать соответствие значений физических величин установленным значениям или пределам (допускам). Подобный контроль называется измерительным. В ряде случаев нет необходимости определять (с заданной точностью) числовые значения физических величин: часто требуется фиксировать только наличие какого-либо сигнала или нахождение параметра в широком поле допуска (не меньше, не больше и т.д.). В таких случаях производится качественный контроль.

Принципиальные различия между измерительным контролем и качественным заключается в следующем: в первом случае измеряемая физическая величина оценивается с заданной точностью и в широком диапазоне ее возможных значений (диапазоне измерений). Во втором случае оцениваемая физическая величина может принимать любое значение (в широком диапазоне ее возможных значений). Если в качестве индикатора при контроле применяют средство измерений, то соответствующие значения физической величины получают вполне определенными, но без гарантии точности результата контроля, так как индикаторы не подлежат периодической поверке.

Согласно требованиям Закона РФ «Об обеспечении единства измерений» поверке подвергаются средства измерений, «подлежащие государственному метрологическому контролю и надзору». Различают первичную, периодическую, внеочередную и инспекционную поверки.

Первичная поверка проводится при выпуске средств измерений в обращение из производства или ремонта.

Периодическая поверка осуществляется при эксплуатации и хранении средств измерений через определенные межповерочные интервалы, установленные с расчетом обеспечения метрологической исправности средств измерений на период между поверками.

Если необходимо удостовериться в исправности средств измерений при проведении работ по корректированию межповерочных интервалов, при повреждении поверительного клейма, пломбы или утраты документов, подтверждающих прохождение средством измерения периодической поверки, а также в ряде других случаев проводится внеочередная поверка средств измерений, причем сроки ее проведения назначаются независимо от сроков периодических поверок.

Инспекционная поверка проводится для выявления метрологической исправности средств измерений, находящихся в обращении; при проведении метрологической ревизии в организациях, на предприятиях и базах снабжения.

Обязательной государственной поверке подлежат:

  • - средства измерений, применяемые органами Государственной метрологической службы;
  • - образцовые средства измерений, используемые 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.

Так, например, к рабочим средствам измерений, подлежащим обязательной государственной поверке, относятся: весоизмерительные приборы, расходомеры, счетчики электроэнергии, газа, нефтепродуктов и воды, топливо- и маслораздаточные колонки и ряд других приборов, применяемых для учета и в торговле; шумо- меры; дозиметры; рентгенометры и тонометры, медицинские термометры и другие приборы, служащие для охраны здоровья трудящихся; радиометры, измерители напряженности поля СВЧ, газоанализаторы и другие измерительные приборы, обеспечивающие безопасность работ, и т.п. Все остальные средства измерений подлежат обязательной ведомственной поверке.

Метрологическая ревизия заключается в поверке состояния средств измерений и выполнения правил их поверки.

Все средства измерений, предназначенные для серийного производства, ввоза из-за границы, подвергаются со стороны органов Государственной метрологической службы обязательным государственным испытаниям.

Установлены два вида государственных испытаний:

  • - приемочные испытания опытных образцов средств измерений новых типов, намеченных к серийному производству или импорту в РФ (государственные приемочные испытания);
  • - контрольные испытания образцов из установочной серии и серийно выпускаемых средств измерений (государственные контрольные испытания).

В процессе государственных приемочных испытаний опытных образцов средств измерений проверяется соответствие средства измерений современному техническому уровню, а также требованиям технического задания, проекта технических условий и государственных стандартов. Исследуются также нормированные метрологические характеристики и возможность их контроля при производстве, после ремонта и при эксплуатации, возможность проведения поверки и ремонтопригодность испытуемых средств измерений.

Государственная приемочная комиссия на основании изучения и анализа представленных на испытание образцов средств измерений и технической документации принимает рекомендацию о целесообразности (или нецелесообразности) выпуска средства измерения данного типа.

Ростехрегулирование рассматривает материалы государственных испытаний и принимает решение об утверждении типа средств измерения к выпуску в обращение в стране. После утверждения тип средств измерения вносится в Государственный реестр средств измерений.

Государственные контрольные испытания проводятся территориальными организациями Ростехрегулирования. Их цель — проверка соответствия выпускаемых из производства или ввозимых из-за границы средств измерений требованиям стандартов и технических условий.

Контрольные испытания средств измерений серийного производства проводятся: при выпуске установочной серии, при наличии сведений об ухудшении качества средств измерений, выпускаемых предприятием-изготовителем; при внесении изменений в конструкцию и технологию изготовления средств измерений, влияющих на их нормируемые метрологические характеристики, а также в порядке государственного надзора за качеством выпускаемых средств измерений в сроки, устанавливаемые Ростехрегу- лированием.

Контрольное оборудование. До введения в действие ГОСТ РВ 15.002-2003 (1 марта 2004 г.) как сам термин «контрольное оборудование», так и его определение не регламентировались в нормативных документах Российской Федерации. Наиболее близким по названию и смысловому содержанию был термин «средство контроля», определение которого приведено в ГОСТ 16504—81: «техническое устройство, вещество и (или) материал для проведения контроля».

По аналогии со средствами испытаний и испытательным оборудованием под контрольным оборудованием следует понимать техническое средство, предназначенное для контроля количественных и (или) качественных характеристик продукции, посредством использования и на основании показаний (результатов выполнения) которого принимается решение о соответствии (несоответствии) продукции установленным требованиям. Однако данное определение нельзя признать полным, так как не учитывается широкое использование в настоящее время программных средств (тестовых программ) в процессе проведения контроля и испытаний, тогда как ГОСТ Р ИСО 9001-96 (п. 4.11.1) допускал использование программного обеспечения как пригодной формы контроля.

Таким образом, под термином «контрольное оборудование» целесообразно понимать техническое, программное средство, вещество или материал, предназначенные для контроля количественных и (или) качественных характеристик продукции, посредством использования и на основании показаний (результатов выполнения) которых принимается решение о соответствии (несоответствии) продукции установленным требованиям. Приведенное определение предложено А. Степановым и А. Храменковым[4].

На предприятиях наиболее распространено такое контрольное оборудование, как индикаторы, средства допускового контроля (калибры, шаблоны, пробки, скобы и т.д.), тестовые программы. Индикатор — техническое средство или вещество, предназначенное для установления наличия какой-либо физической величины или превышения уровня ее порогового значения. Например:

  • • индикаторами наличия (или отсутствия) сигнала может служить осциллограф или вольтметр;
  • • при химических реакциях — лакмусовая бумага;
  • • в области ионизирующих излучений индикатор часто дает звуковой и (или) световой сигнал о превышении уровнем радиации его порогового значения.

Средства допускового контроля не являются СИ и должны быть отнесены к контрольному оборудованию.

Тестовые программы — программные средства, позволяющие по результатам своей работы сделать заключение о соответствии

(несоответствии) программной и (или) аппаратной частей продукции установленным требованиям.

Форму подтверждения соответствия контрольного оборудования установленным требованиям целесообразно называть проверкой в отличие от поверки и калибровки СИ и аттестации испытательного оборудования.

Испытательное оборудование. Испытательное оборудование — средство испытаний, представляющее собой техническое устройство для воспроизведения условий испытаний.

Средство испытаний — техническое устройство, вещество и (или) материал для проведения испытаний.

Условия испытаний — совокупность воздействующих факторов и (или) режимов функционирования объекта при испытаниях.

Пункт 4.11.1 ГОСТ Р ИСО 9001-96 приравнивал к испытательному оборудованию программное обеспечение испытаний (как самостоятельный продукт), однако, с точки зрения действующей нормативной базы Российской Федерации, программное обеспечение испытаний не может быть отнесено не только к испытательному оборудованию, но и к средствам испытаний. Выход из сложившейся ситуации — отнесение программных средств, применяемых при проведении испытаний, к контрольному оборудованию. В качестве испытательного оборудования могут быть использованы СИ. Технологическое оборудование не поверяется, а проверяется на технологическую точность. Испытательное оборудование не поверяется, а аттестуется[5].

Устройства для мониторинга и измерений. С введением в действие ГОСТ Р ИСО 9001-2001 метрологические службы организаций обязаны осуществлять управление устройствами для мониторинга и измерений.

Несмотря на то что определение данного термина в ГОСТ Р ИСО 9000-2001 отсутствует, уместно предположить, что это технические устройства, программные средства, вещества и материалы, используемые, согласно разд. 7.6 ГОСТ Р ИСО 9001-2001, для «обеспечения свидетельства соответствия продукции установленным требованиям».

К устройствам для мониторинга и измерений однозначно относятся СИ, контрольное и испытательное оборудование, особенности которых рассмотрены выше. Данное решение справедливо, так как никаких требований к устройствам для мониторинга измерений, кроме измерительного оборудования, ГОСТ Р ИСО 9001- 2001 не предъявляет.

Управление в соответствии с требованиями п. 4.2.4 ГОСТ Р ИСО 9001-2001 предполагает документальное определение порядка идентификации, хранения, защиты, восстановления, определения сроков хранения и изъятия свидетельств о поверке (сертификатов о калибровке) СИ, аттестатов и протоколов аттестации испытательного оборудования, записей о проверке контрольного оборудования.

Если обнаружено, что СИ, контрольное и испытательное оборудование не пригодны к применению, необходимо принять решение о признании или непризнании результатов предыдущих измерений, контроля, испытаний и предпринять действия в отношении продукции, результаты измерений, контроля, испытаний параметров и характеристик которой признаны неправомочными.

Ответственность за управление СИ и решение задач по обеспечению единства измерений возлагается на метрологическую службу предприятия (или иную организационную структуру по обеспечению единства измерений), а ответственность за управление контрольным и испытательным оборудованием устанавливается руководителем предприятия.

  • [1] International Vocabulary of Basic and General Terms in Metodology, ISO1993.
  • [2] РМГ 29-99. ГСИ «Метрология. Основные термины и определения».
  • [3] Яблонский О.П. Указ. соч. С. 121.
  • [4] Степанов А., Храменков А. Обеспечение единства измерений // Стандарты и качество. 2004. № 4. С. 84.
  • [5] ГОСТ Р 8.568-97. ГСИ. Аттестация испытательного оборудования. Основные положения.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >