Для чего нужны методики измерений
Методика выполнения измерений (МВИ)
Методика выполнения измерений (МВИ) – совокупность операций и правил, выполнение которых обеспечивает получение результатов измерений с известной точностью. Методики разрабатывают и используют для выполнения измерений с погрешностью, характеристики которой не хуже гарантированной в научно-технической документации на МВИ.
Повышение результатов измерений с известной погрешностью или с погрешностью, не превышающей допустимых пределов, является одним из важнейших условий обеспечения единства измерений. С этой целью разрабаты ваются методики выполнения измерений (МВИ).
Из определения следует, что под МВИ понимают технологический процесс измерения, поэтому не следует смешивать МВИ и документ на МВИ.
Не все МВИ могут быть описаны или регламентированы документом на МВИ. Например, такие простейшие измерения, как измерения давления с помощью показывающих манометров, электрических величин щитовыми приборами, линейно-угловые измерения, измерения массы и многих других величин с помощью простых средств измерений, не требуют документированных МВИ. Необходимость документации МВИ устанавливает разработчик конструкторской, технологической или проектной доку ментации. Или же разработку документа на МВИ может потребовать заказчик.
При проведении метрологической экспертизы особое внимание уделяют выбору методик выполнения измерений, которые должны обеспечивать контролепригодность с учетом требований к точности параметров и их инструментальной доступности на объекте. При возможности использования конкурирующих МВИ следует выбирать не ту методику, которая обладает самой высокой точностью, а такую, которая требовала бы наименьших затрат с учетом имеющихся материальных ресурсов, либо позволяла минимизировать затраты на проектирование процессов измерений при необходимости приобретения и/или разработки новых средств измерений.
О методиках и методах измерений
О.Н. Устьянцева, зам.начальника отдела теплотехнических измерений ФГУ «Тест-С. Петербург»
В развитие действующего Федерального закона «Об обеспечении единства измерений», направленного на сближение нашей нормативной базы с международными директивами, разработан ряд новых нормативных документов, а также приведены в соответствии с Законом некоторые ГОСТы. К их числу относится и ГОСТ Р 8.563-2009 «ГСП Методики (методы) измерений». Однако, название ГОСТ повторяет некорректное определение понятий «методики» и «методы», данное в Законе.
Во-первых, такое пояснение не соответствует определениям, указанным в действующих РМГ 29-99 «ГСИ. Метрология. Основные термины и определения». Терминам «методики измерений» и «метод измерений» даны самостоятельные определения.
Во-вторых, метрологи-практики всегда понимали, что «метод» и «методика» это не одно и тоже. Любая методика измерений реализуется на основе того или иного метода измерений при помощи средства измерений определенного принципа действия.
Поскольку, на измерение тепловой энергии распространяются сразу три Закона: «Об обеспечении единства измерений», «Об энергосбережении» и «О теплоснабжении» следует точно определиться с методами и методиками измерения тепловой энергии, т. к. поставщики тепла требуют методики измерений от каждого потребителя тепловой энергии, будь то крупное предприятие, школа или жилой дом, ссылаясь на статью 5 Закона «Об обеспечении единства измерений». Любые неясности в этих вопросах станут камнем преткновения в организации приборного учета энергоресурсов у потребителей.
В статье 5 Закона «Об обеспечении единства измерений» указывается:
п.1.«Измерения, относящиеся к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, должны выполняться по аттестованным методикам (методам) измерений, за исключением методик (методов) измерений, предназначенных для выполнения прямых измерений с применением средств измерений утвержденного типа, прошедших поверку».
Несмотря на то, что в МИ 2714-2002 указано несколько уравнений измерения тепловой энергии и тепло- вычислители имеют возможность рассчитывать тепловую энергию по любому из них, на практике используется чаще всего один алгоритм, где определяется разность масс теплоносителя по двум расходомерам. Известно, что относительная погрешность измерения разности двух величин может во много раз превосходить относительную погрешность измерения каждой величины. Т.е., при определении тепловой энергии по такому алгоритму имеет место методическая ошибка, которая может достигать десятков процентов, хотя в Правилах установлено ± (4-6) %.
К числу нерешенных проблем с теплосчетчиками относятся разделение функций теплосчетчика на измерительные, с обязательным опломбированием доступа к ним поверителем, и учетные, с опломбированием базы данных вычислителя инспектором теплоснабжающей организации. Не углубляясь в проблемы реальных характеристик потоков теплоносителя в прямом и обратном трубопроводах, изготовители научили современные тепловычислители корректировать характеристики измерительных каналов расходомеров, установленных на разных трубопроводах, нужным образом. Такая автоподстройка алгоритма вычисления вводит в заблуждение потребителя или поставщика, в зависимости оттого, кто ее заказывает. Из-за всех этих проблем постепенно задача оснащения потребителей тепла теплосчетчиками переросла в задачу недопуска теплосчетчиков в эксплуатацию. Известно, что требования некоторых инспекторов теплоснабжающих предприятий к узлам учета потребителей давно вышли за рамки действующих Правил учета тепловой энергии. Много неясных вопросов с программным обеспечением приборов. Зачастую изготовители приборов по желанию заказчиков снабжают приборы избыточным программным обеспечением, которое, в большей степени, выполняет не измерительные функции, а различные дополнительные функции для облегчения ведения регулирующих и учетных операций на объекте. Разделить эти функции довольно сложно, а поэтому только при испытаниях можно определить влияние программного обеспечения на результат измерений и возможность защиты измерительной информации от доступа к ней.
Много лет на конференциях, посвященных коммерческому учету энергоресурсов, дискутируется вопрос о том, что мы измеряем «количество теплоты» или «тепловую энергию»? В Законе «О теплоснабжении» дали термин «тепловая энергии» и споры улеглись. Вот и с «методами» и «методиками» следует разобраться, так чтобы споры не отвлекали от насущных проблем, которых предостаточно.
Необходимо переработать ГОСТ 51649-2000 «Теплосчетчики для водяных систем теплоснабжения. Общие технические условия» с учетом всех особенностей российских систем теплоснабжения, разобраться с методами и методиками измерения тепловой энергии и решить вопрос о необходимости отнесения или нет теплосчетчиков к измерительным системам.
В разработанном перечне средств измерений, поверка которых должна осуществляться только региональными центрами метрологии, теплосчетчики отсутствуют, но нерешенные вопросы остались. В перечень вошли индивидуальные счетчики воды и газа. Несомненно, это очень важный момент, т. к. государство стоит на страже интересов человека, однако непонятно, почему ЦСМ, которые накопили многолетний опыт и имеют высокоточное поверочное оборудование, нацелены только на самые простые механические счетчики. Приборы учета энергоресурсов функционально сложны и постоянно совершенствуются. Для них нужна и высокоточная эталонная база, и системный подход в организации метрологического обеспечения,которое в настоящее время несовершенно и требует пересмотра.
Благодаря накопленному опыту и совместной работе с энергоснабжающими организациями метрологи-практики могут оказать существенную помощь в решении многих проблем, связанных с обеспечением единства измерений в области измерения тепловой энергии.
Разработка методики измерений
Методикой выполнения измерений (МВИ) называется план прописанных действий, которые необходимо произвести для получения результатов измерения по заданным показателям точности. Проведение измерительных работ, входящих в сферу госрегулирования обеспечения единства системы СИ должно осуществляться на основании методик, аттестованных установленным порядком (в соответствии с ФЗ N 102 «Об обеспечении единства измерений»). Это не относится только к методикам, используемым для осуществления прямых измерений, которые проводятся с применением СИ утвержденного типа и прошли соответствующую поверку.
Результаты измерений указываются в единицах величин, которые разрешены к применению на территории Российской Федерации. Методики классифицируются на группы в соответствии с приемами получения итогов измерений. По данному критерию выделяются две группы:
Методики измерений также классифицируются по условиям проведения измерений:
Другой критерий, используемый для классификации методик измерений – выбранный способ сравнения с единицей величины, которая подлежит измерению. На основании данного критерия выделяют следующие виды методик:
Необходимо отметить, что существует три подтипа метода сравнения с мерой:
В структуре методики проведения измерений содержатся следующие разделы и элементы:
Разработка и процедура аттестации методик измерений производятся в соответствии с порядком, определенным Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии.
Для чего нужны методики измерений
4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 22 ноября 2013 г. N 2122-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 8.010-2013 введен в действие в качестве национального стандарта с 1 марта 2015 г.
6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Февраль 2019 г.
Изменение N 1 внесено изготовителем базы данных по тексту ИУС N 1, 2020 год
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на методики выполнения измерений (МВИ), включая методики количественного химического анализа (МКХА) и количественные методики микробиологического анализа, и устанавливает общие положения и требования, относящиеся к разработке, аттестации, стандартизации методик выполнения измерений и метрологическому надзору (контролю) за ними.
В сфере законодательной метрологии применяют только аттестованные методики выполнения измерений.
Стандарт не распространяется на методики, предназначенные для выполнения измерений методом непосредственной оценки [1], т.е. методики, в соответствии с которыми искомое значение величины получают непосредственно от средства измерений. Показатели точности результатов измерений, полученных методом непосредственной оценки, полностью определяются показателями точности средств и условиями проведения измерений. Подтверждение соответствия этих методик обязательным метрологическим требованиям осуществляется в порядке, установленном национальными органами по метрологии государств.
Стандарт не распространяется на МВИ, применяемые вне сферы законодательной метрологии, параметры точности измерений по которым определяются в процессе или после их применения.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:
ГОСТ 1.5-2001 Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Общие требования к построению, изложению, оформлению, содержанию и обозначению
ГОСТ 34100.1-2017/ISO/IEC Guide 98-1:2009 Неопределенность измерения. Часть 1. Введение в руководства по выражению неопределенности измерения
ГОСТ 34100.3-2017/ISO/IEC Guide 98-3:2008 Неопределенность измерения. Часть 3. Руководство по выражению неопределенности измерения
ГОСТ 34100.3.1-2017/ISO/IEC Guide 98-3/Suppl 1:2008 Неопределенность измерения. Часть 3. Руководство по выражению неопределенности измерения. Дополнение 1. Трансформирование распределений с использованием метода Монте-Карло
ГОСТ 34100.3.2-2017/ISO/IEC Guide 98-3/Suppl 2:2011 Неопределенность измерения. Часть 3. Руководство по выражению неопределенности измерения. Дополнение 2. Обобщение на случай произвольного числа выходных величин
ГОСТ ИСО 5725-1-2003 * Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 1. Основные положения и определения
В Российской Федерации действует ГОСТ Р ИСО 5725-1-2002
ГОСТ ИСО 5725-2-2003 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 2. Основной метод определения повторяемости и воспроизводимости стандартного метода измерений
В Российской Федерации действует ГОСТ Р ИСО 5725-2-2002.
ГОСТ ИСО 5725-3-2003 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 3. Промежуточные показатели прецизионности стандартного метода измерений
В Российской Федерации действует ГОСТ Р ИСО 5725-3-2002.
ГОСТ ИСО 5725-4-2003 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 4. Основные методы определения правильности стандартного метода измерений
В Российской Федерации действует ГОСТ Р ИСО 5725-4-2002.
ГОСТ ИСО 5725-5-2003 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 5. Альтернативные методы определения прецизионности стандартного метода измерений
В Российской Федерации действует ГОСТ Р ИСО 5725-5-2002.
ГОСТ ИСО 5725-6-2003 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 6. Использование значений точности на практике
В Российской Федерации действует ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002.
ГОСТ ISO 16140-2011 Микробиология продуктов питания и кормов для животных. Протокол валидации альтернативных методов
3 Термины и определения
В настоящих рекомендациях применены термины по ГОСТ ИСО 5725-1, рекомендациям [1], словарям [2], [3] и [4], а также следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 методика выполнения измерений: Установленная логическая последовательность операций и правил при измерении, выполнение которых обеспечивает получение результатов измерений в соответствии с принятым методом измерений.
3.2 аттестация методик выполнения измерений: Исследование и подтверждение соответствия методик выполнения измерений установленным метрологическим требованиям к измерениям.
3.3 метрологическая экспертиза методик выполнения измерений. Анализ и оценивание правильности выбора методов и средств измерений, показателей точности, операций и правил проведения измерений, а также методов, алгоритмов и программных средств обработки их результатов в целях установления соответствия методики выполнения измерений предъявляемым к ней метрологическим требованиям.
3.4 показатель точности измерений: Установленная характеристика точности любого результата измерений, полученного при соблюдении требований и правил данной методики выполнения измерений.
3.5 референтная методика выполнения измерений: Методика выполнения измерений, принятая для получения результатов измерений, которые могут быть использованы для оценки правильности измеренных значений величины, полученных по другим методикам измерений величин того же рода, а также для калибровки или определения характеристик стандартных образцов.
4 Общие положения
4.1 МВИ разрабатывают и применяют с целью обеспечить выполнение измерений с требуемой точностью.
4.2 МВИ в зависимости от сложности и области применения излагают:
— в отдельном документе (нормативном правовом документе, документе в области стандартизации, инструкции и т.п.);
— в разделе или части документа (разделе документа в области стандартизации, технических условий, конструкторского или технологического документа и т.п.).
Конкретная категория документа для изложения и регламентации МВИ определяется национальной системой стандартизации и/или документами национального органа по метрологии.
4.3 Документы, содержащие МВИ (стандарты, технические условия, конструкторские, технологические документы и т.п.), предназначенные для применения в сфере законодательной метрологии, должны включать в себя сведения об аттестации методик выполнения измерений, проводимой в соответствии с [7].
5 Разработка методик выполнения измерений
5.1 Разработку методик выполнения измерений осуществляют на основе исходных данных, которые могут быть приведены в техническом задании, технических условиях и других документах.
Для чего нужны методики измерений
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Государственная система обеспечения единства измерений
МЕТОДИКИ (МЕТОДЫ) ИЗМЕРЕНИЙ
State system for ensuring the uniformity of measurements. Procedures of measurements
Дата введения 2010-04-15
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы» (ФГУП «ВНИИМС»)
2 ВНЕСЕН Управлением метрологии Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 15 декабря 2009 г. N 1253-ст
5 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Февраль 2019 г.
Введение
Сфера государственного регулирования обеспечения единства измерений в соответствии с положениями частей 3 и 4 статьи 1 Федерального закона «Об обеспечении единства измерений» распространяется на измерения, к которым установлены обязательные требования, и измерения, предусмотренные законодательством Российской Федерации о техническом регулировании.
Перечни измерений с установленными к ним обязательными требованиями формируются в соответствии с частью 2 статьи 27 Федерального закона «Об обеспечении единства измерений».
Настоящий стандарт разработан в целях изложения рекомендаций по реализации установленных статьей 5 Федерального закона «Об обеспечении единства измерений» требований к методикам (методам) измерений.
1 Область применения
Стандарт не распространяется на методики измерений, предназначенные для выполнения прямых измерений, т.е. методики, в соответствии с которыми искомое значение величины получают непосредственно от средства измерений. Такие методики измерений вносят в эксплуатационную документацию на средства измерений. Подтверждение соответствия этих методик обязательным метрологическим требованиям осуществляется в процессе утверждения типов данных средств измерений.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 1.5-2001 Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Общие требования к построению, изложению, оформлению, содержанию и обозначению
ГОСТ 10160 Сплавы прецизионные магнитно-мягкие. Технические условия
ГОСТ Р ИСО 5725-1 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 1. Основные положения и определения
ГОСТ Р ИСО 5725-2 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 2. Основной метод определения повторяемости и воспроизводимости стандартного метода измерений
ГОСТ Р ИСО 5725-3 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 3. Промежуточные показатели прецизионности стандартного метода измерений
ГОСТ Р ИСО 5725-4 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 4. Основные методы определения правильности стандартного метода измерений
ГОСТ Р ИСО 5725-5 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 5. Альтернативные методы определения прецизионности стандартного метода измерений
ГОСТ Р ИСО 5725-6 Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 6. Использование значений точности на практике
ГОСТ Р ИСО 9000 Системы менеджмента качества. Основные положения и словарь
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р ИСО 9000, ГОСТ Р ИСО 5725-1, [1], [2], [3]*, [4]*, а также следующие термины с соответствующими определениями:
методика (метод) измерений: Совокупность конкретно описанных операций, выполнение которых обеспечивает получение результатов измерений с установленными показателями точности.
3.2 аттестация методик измерений: Исследование и подтверждение соответствия методик измерений установленным метрологическим требованиям к измерениям.
3.3 метрологическая экспертиза методик измерений: Анализ и оценка выбора методов и средств измерений, операций и правил проведения измерений, а также обработки их результатов в целях установления соответствия методики измерений предъявляемым к ней метрологическим требованиям.
3.4 показатель точности измерений: Установленная характеристика точности любого результата измерений, полученного при соблюдении требований и правил данной методики измерений.
3.5 арбитражная методика измерений: Методика измерений, применяемая при возникновении разногласий относительно результатов измерений, полученных с использованием нескольких аттестованных методик измерений одной и той же величины в одних и тех же условиях, установленная компетентным федеральным органом исполнительной власти или соглашением заинтересованных сторон.
4 Общие положения
4.1 Методики измерений разрабатывают и применяют с целью обеспечить выполнение измерений с требуемой точностью.
4.2 Методики измерений в зависимости от сложности и области применения излагают:
— в отдельном документе (нормативном правовом документе, документе в области стандартизации, инструкции и т.п.);
— в разделе или части документа (разделе документа в области стандартизации, технических условий, конструкторского или технологического документа и т.п.).
4.3 Документы, предназначенные для применения в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений и содержащие методики измерений (стандарты, технические условия, конструкторские, технологические документы и т.п.), должны включать в себя сведения об аттестации методик измерений, а также сведения о наличии их в Федеральном информационном фонде по обеспечению единства измерений.
Методики, включенные в проекты нормативных правовых актов и документов в области стандартизации, подлежат обязательной метрологической экспертизе, которую проводят государственные научные метрологические институты.
4.4 Аттестация методик измерений, применяемых вне сферы государственного регулирования обеспечения единства измерений, может быть проведена в добровольном порядке в соответствии с настоящим стандартом.
5 Разработка методик измерений
5.1 Разработку методик измерений осуществляют на основе исходных данных, которые могут быть приведены в техническом задании, технических условиях и других документах.
5.1.1 К исходным данным относится следующее:
— если методика измерений может быть использована для оценки соответствия требованиям, установленным техническим регламентом, то в документе на методику измерений указывают наименование технического регламента, номер пункта, устанавливающего требования (при необходимости и наименование национального стандарта или свода правил), а также указывают, войдет ли документ, в котором изложена методика измерений, в перечень национальных стандартов, содержащих правила и методы исследований (испытаний) и измерений [либо в состав правил и методов исследований (испытаний) и измерений], в том числе правила отбора образцов, необходимые для применения и исполнения технического регламента и осуществления оценки соответствия;
— наименование измеряемой величины в единицах величин, допущенных к применению в Российской Федерации;
— требования к показателям точности измерений;
— требования к условиям выполнения измерений;
— характеристики объекта измерений, если они могут влиять на точность измерений (выходное сопротивление, жесткость в месте контакта с датчиком, состав пробы и т.п.);
— при необходимости другие требования к методике измерений.
5.1.2 Требования к точности измерений приводят путем задания показателей точности и ссылки на документы, в которых эти значения установлены.
При описании требований к выражению погрешности и неопределенности измерений, выполненных с использованием теории шкал, применяют положения рекомендаций [8] с учетом особенностей конкретных шкал измерений.
5.1.3 Методики измерений должны обеспечивать требуемую точность оценки показателей, подлежащих допусковому контролю, с учетом допусков на эти показатели, установленных в документах по стандартизации или других нормативных документах, а также допустимых характеристик достоверности контроля и характера распределения контролируемых показателей.
5.1.4 Условия измерений задают в виде номинальных значений с допускаемыми отклонениями и (или) границ диапазонов возможных значений влияющих величин. При необходимости указывают предельные скорости изменений или другие характеристики влияющих величин, а также ограничения на продолжительность измерений, число параллельных определений и т.п. данные.
5.1.5 Если измерения предполагают выполнять с использованием измерительных систем, для которых средства измерений, входящие в состав измерительных каналов, пространственно удалены друг от друга, то условия измерений указывают для мест расположения всех средств измерений, входящих в измерительную систему.
Если в составе методики измерений используют программное обеспечение, которое может повлиять на показатели точности результатов измерений, руководствуются положениями рекомендаций [9], [10], [11].
5.2 Разработка методик измерений, как правило, включает в себя следующее:
— формулирование измерительной задачи и описание измеряемой величины; предварительный отбор возможных методов решения измерительной задачи;
— выбор метода и средств измерений (в том числе стандартных образцов), вспомогательных устройств, материалов и реактивов;
— установление последовательности и содержания операций при подготовке и выполнении измерений, включая требования по обеспечению безопасности труда и экологической безопасности и требования к квалификации операторов;
— организацию и проведение теоретических и экспериментальных исследований по оценке показателей точности разработанной методики измерений; экспериментальное опробование методик измерений; анализ соответствия показателей точности исходным требованиям;
— обработку промежуточных результатов измерений и вычисление окончательных результатов, полученных с помощью данной методики измерений;
— разработку процедур и установление нормативов контроля точности получаемых результатов измерений;
— разработку проекта документа на методику измерений;
— аттестацию методик измерений;
— утверждение и регистрацию документа на методику измерений, оформление свидетельства об аттестации;
— передачу сведений об аттестованных методиках измерений в Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений.