Как сделать эталон из рабочего прибора?

Я уже писала в заметке «Бумажные эталоны» о новой навязанной сверху системе обязательной аттестации всех эталонов, применяемых в сфере государственного регулирования. В своих комментариях специалисты метрологи однозначно высказались, что постановление принесло больше вреда, что рост количества бумаг и проверяющих только способствует расцвету бюрократии, коррупции и растрачиванию бюджетных средств. Однако бюрократическая машина продолжает работу. В этой заметке я хочу коснуться непосредственно метрологии, применению «на местах»  нового законодательства. Можно ли вообще аттестовать эталон по правилам, или мы должны всегда «выкручиваться» из ситуации и фактически нарушать закон? 

На поверку привезли цифровой термометр  DTI-1000. Заказчик – одно из крупных промышленных предприятий России. К свидетельству о предыдущей поверке была прикреплена записка: «В свидетельстве прошу указать разрядность эталона согласно поверочной схеме». То есть из  DTI-1000 хотят сделать эталон. Очевидно, это нужно для того, чтобы с помощью своего DTI-1000 поверять рабочие СИ температуры. Прибор неплохой, очень удобный, на дисплее сразу видна температура в градусах Цельсия. Одна проблема - нигде в описании типа этого прибора Вы не встретите термина «эталон 2-го разряда» или «эталон 3-го разряда». 

Возникает вопрос: можем ли аттестовать рабочий прибор, внесенный в Реестр СИ РФ, как эталон какого-то разряда? И второй вопрос: можно ли аттестовать в качестве эталона прибор, который не внесен в Реестр? 

Итак, согласно приказу Росстандарта № 36 от 22 января 2014 г. о проведении аттестации рабочих эталонов (п. 5.3) «держатель эталона организует проведение его поверки (калибровки) государственным научным метрологическим институтом (ГНМИ), государственным региональным центром метрологии (ГРЦМ), юридическим лицом или индивидуальным предпринимателем, аккредитованным на право поверки соответствующей группы средств измерений в установленном порядке. Результатом выполнения этих процедур является выдача Свидетельства о поверке (Сертификата калибровки) эталона, с подтверждением его соответствия конкретному разряду государственной поверочной схемы и указанием межповерочного интервала эталона, установленного по результатам испытаний и указанным в описании типа средства измерений. В случае калибровки эталона подтверждение его соответствия конкретному разряду государственной поверочной схемы и указание межкалибровочного интервала оформляется отдельным заключением, содержащим необходимые сведения.» Кроме того, в п.4.1 читаем: «В качестве государственных эталонов могут быть аттестованы средства измерений неутверждённого типа. Соответствие обязательным метрологическим требованиям таких эталонов должно подтверждаться дополнительной информацией к сертификатам калибровки.»  

Можно сказать, ответ на второй вопрос получен. Если раньше звание эталонного средства присваивалось по результатам испытаний, все эталонные термометры вносились в Госреестр и  подвергались поверке по соответствующему ГОСТ, то сейчас приборы, которые будут использоваться как эталоны, вносить в Реестр не обязательно, достаточно сделать их калибровку. Необходимо только подтвердить соответствие требованиям поверочной схемы. И вот здесь мы должны признать, что при такой системе огромная ответственность за передачу размера единицы ложится теперь на 1) адекватность поверочной схемы, грамотное и полное нормирование в ней характеристик погрешности СИ, 2) методику калибровки, дающую возможность подтвердить те погрешности, которые записаны в схеме для данного разряда, причем с учетом нестабильности за межкалибровочный интервал. С сожалением констатирую факт: ни того, ни другого у нас сейчас нет. Поэтому вся система передачи размера единицы температуры не вписывается в рамки нового законодательства. 

Рассмотрим проблему конкретнее. Каждый разряд эталона в поверочной схеме ГОСТ 8.558-2009 характеризуется своей доверительной погрешностью. Так, для эталонов третьего разряда записано следующее: «3.3.4.1 В качестве рабочих эталонов 3-го разряда применяют меры температуры (аппаратуру для реализации реперных точек температурной шкалы МТШ-90, калибраторы температуры), термопреобразователи, стеклянные,кварцевые, термоэлектрические термометры и другие средства измерений температуры в диапазоне температуры от 273,15 до 2073,15 K (от 0 °C до 1800 °C).

3.3.4.2 Доверительные границы абсолютной погрешности δ рабочих эталонов 3-го разряда при доверительной вероятности 0,95 с учетом нестабильности за межаттестационный интервал: не более 0,05 K в точке 273,15 K (0 °C) и 6 K в точке 2073,15 K (1800 °C).» Из обязательного приложения А (рис. А.2), видим, что в отличие от мер температуры, для термометров δ должно быть не более 0,02 К при 0 °С и 2,0 °С при 1085 °С. 

Заметьте, эта фраза в стандарте «другие средства измерения температуры» очень выручает и дает полную свободу в отнесении СИ температуры к эталонам второго и третьего разряда. Вернемся к примеру с DTI-1000. Соответствует ли он, по описанию типа, требованиям к точности эталона 3 разряда? Отметим, что обычно для рабочих приборов никто не рассчитывает доверительную погрешность, в спецификации приводят допуск (отклонение от НСХ) либо предел допускаемой абсолютной (или относительной) погрешности. Посмотрим описание типа на DTI-1000 2012 года. В технических характеристиках прибора записано: «Пределы допускаемой основной абсолютной погрешности при измерении температуры с помощью ТС с номинальным сопротивлением при 0 °С равным 100 Ом (при доверительной вероятности 0,95, k =2) (при использовании коэффициентов МТШ-90), °С:

- в диапазоне температур от минус 50 до 400 °С: ..........± (0,03+единица младшего разряда);

- в диапазоне температур свыше 400 до 650 °С:............± (0,06+ единица младшего разряда)».

Надо сказать, что формулировка не очень традиционная. С одной стороны – предел погрешности, с другой – при доверительной вероятности 0,95, да еще и к=2. Чувствуется влияние «неопределенности». Если бы вместо «предел погрешности» написать «расширенная неопределенность», то можно и нужно было бы добавить к=2. Но, скорее всего «неопределенность» пока не проходит метрологическую цензуру. И появляются такие гибриды. 

В любом случае, налицо нестыковка показателя точности для эталона по поверочной схеме и для рабочего СИ по описанию типа. Кроме того, даже если принять, что предел погрешности (по описанию типа) эквивалентен доверительным границам погрешности (по поверочной схеме), формально DTI-1000 не проходит по требованиям к эталону третьего разряда. Хотя, заказчик возражает, опять таки, ссылаясь на поверочную схему, что, мол, погрешность укладывается в интервал 0,02 до 2 °С. Но, в данном случае он не прав, т.к в нашей поверочной схеме есть фраза о линейной зависимости погрешности от температуры (странная фраза, но сейчас не об этом..), поэтому 0,02 °С при нуле никак не обойти. Формально опираясь на точность, записанную в описании типа, мы не можем выдать свидетельство о поверке на DTI-100, как на эталон 3-го разряда. 

Что можно сделать, если мы уверены, что конкретный рабочий цифровой термометр обладает повышенной точностью и стабильностью и достоин быть эталоном 2-го или 3-го разряда? Выход есть – как уже отмечалось, можно сделать его калибровку, при этом определить доверительную погрешность, нестабильность за межповерочный интервал, и доказать что результат находится в рамках требований поверочной схемы к эталонных термометрам определенного разряда. 

 Есть ли единые требования к процедуре калибровки СИ температуры, включающей методы оценивания точности согласно требованиям поверочной схемы, т.е расчет доверительной погрешности результата, а также оценивание стабильности за межкалибровочный интервал? Их нет. Как правило, сейчас рабочие термометры относят к эталонным на основании погрешности, рассчитанной как разница показаний калибруемого термометра и эталонного. Примеров очень много.

Заходим в открытую базу данных вторичных эталонов, там открываем первый попавшийся эталон температуры 3-го разряда: http://www.fundmetrology.ru/081_etalon_s_v/disp.aspx?id=13519. Эталон был утвержден приказом  Росстандарта в июле 2013 г. и представляет собой ртутно-стеклянный термометр ТЛ-4. В сведениях об эталоне написаны следующие удивительные вещи:

- атте­стация эталона осуществлена на основании ГОСТ 8.558-2009 «ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений температуры»

- диапазон температур от -30 до 20 °С

- предел допускаемой основной погрешности 0,2 °С

Все, кто знаком с нашей поверочной схемой, уже понимают, что данная «аттестация» эталона не имеет ничего общего с требованиями ГОСТ 8.558-2009. В диапазоне ниже нуля (первая часть поверочной схемы) для жидкостных термометров третьего разряда доверительная погрешность составляет от 0,02 до 0,1 °С. И, как мы уже отмечали, при нуле градусов во второй части поверочной схемы доверительная погрешность для 3-го разряда должна быть не более 0,02 °С.

Кто пропускает такие эталоны? Смотрят ли чиновники в поверочные схемы? Заставив людей выписать гору бумаг, взяв не малые деньги за их рассмотрение, утверждение, опубликование, фактически автоматически вносить приборы в базу данных? В чем состоит задача проверяющих и утверждающих органов?

Еще один пример новоявленного эталона. http://www.fundmetrology.ru/081_etalon_s_v/disp.aspx?id=13511 В качестве эталона уже 2-го разряда выступает калибратор DBC-150, работающий в диапазоне от -45 до 150 °С и имеющий предел основной допустимой погрешности ±0,04 °С. И снова ссылка на ГОСТ 8.558-2009, в котором меры температуры 2 разряда имеют доверительную погрешность от 0,01 °С в нуле до 0,1 при 1085 °С. Обратите внимание на то, что в описании типа калибратора написано, что он может быть использован для передачи размера единицы только как термостат для сличения поверяемого и эталонного термометра.

Вы видите, что происходит. Эталоны утверждаются, не взирая на полное не соответствие существующей поверочной схеме. Все эта система выписывания бумаг и их утверждения оказалась фарсом. Чиновники в бумаги не смотрят, только деньги берут. Некоторые скажут: ну и слава богу что не смотрят, а то нам эталоны будет не аттестовать, а ЦСМы сейчас требуют, чтобы все аттестовано было.

На самом деле, что делать метрологам, если, например, нужно поверять рабочие ТСП класса В, допуск которых 0,3 °С в точках 0 и 100 °С, и хочется использовать для поверки удобный цифровой термометр типа DTI-1000, погрешность которого 0,03 °С. С точки зрения точности, все нормально. Запас хороший. Но, как мы видели, формально аттестовать DTI-1000 как эталон нельзя. Третий разряд по поверочной схеме в нуле предусматривает не более 0,02 °С. Ничего не остается, как закрыть глаза на ссылку в п.3.1.3 о том, что «интерполяция погрешности в промежуточных значениях температуры осуществляется с учетом линейной зависимости от измеряемой температуры» и учесть весь диапазон – от 0,02 до 2 °С. Тогда, кстати, и ртутники с погрешностью 0,2 °С можно аттестовать, как эталоны, и другие грубые термометры, с погрешностью вплоть до 2 °С.  Еще надо закрыть глаза на всякие доверительные границы погрешности, на которые ссылается поверочная схема, и сделать вид, что это то же самое, что предел погрешности для рабочих СИ. (Честно говоря, при таком подходе получается, что поверочная схема вообще не нужна). Вот такая аттестация с закрытыми глазами.

Но что же можно предпринять серьезно, чтобы нормально работать в системе передачи размера единицы, не выкручиваясь и не закрывая глаза на очевидные нарушения? Очевидно, что никакие бумаги абсолютно не помогают, только отвлекают людей от работы. Ответ уже был дан в начале статьи. Во-первых нужна новая адекватная поверочная схема, включающая требования к наиболее широко используемым приборам, таким, как рабочие термометры сопротивления, ртутные термометры, термопары различных классов точности, и в зависимости от их погрешности устанавливающая требования к точности эталонов, которые могут использоваться для их поверки. Нормировать погрешность эталонов, конечно, следует в терминах неопределенности измерения, как это уже сделано для рабочих термометров. Во-вторых, нужен единый документ на написание методики калибровки эталонов, не внесенных в Реестр. Опять же в этом документе надо предусмотреть оценку неопределенности измерения и нестабильности с привязкой к поверочной схеме. Работа большая, но необходимая, чтобы вся система передачи размера единицы температуры заработала, как положено.

В заключение хочу пригласить всех метрологов, посетителей нашего портала к дискуссии на эту актуальную тему. Ваши  комментарии можете оставлять сразу после статьи.

С уважением,

Моисеева Н.П.

Статьи похожей тематики:

Бумажные эталоны

Власть поверочной схемы

Может ли калибратор температуры служить мерой температуры?

Термостат: средство измерения или оборудование?

Поверочная схема: поможет или запутает?