Многолетняя практика проведения сличений проливных расходомерных установок, к сожалению, показывает невысокую сходимость характеристик мер сравнения, полученных с помощью различных приборов, что вызывает не только скептическое отношение к этой работе, но и боязнь участия в ней. В связи с этим повторно [1] обратим внимание на особенности, которые должны быть учтены в программах проведения сличений эталонов, и сформулируем некоторые рекомендации, основанные на ГОСТ Р ИСО 5725 [2], которые могут повысить достоверность результатов сличений проливных расходомерных установок. По ГОСТ Р ИСО 5725 [2] «…на изменчивость результатов измерений, выполненных по одному методу, помимо различий между предположительно идентичными образцами (мерами сравнения), могут влиять многие различные факторы.: а) оператор; б) используемое оборудование; в) калибровка оборудования; г) параметры окружающей среды (температура, влажность, загрязнение воздуха и т.д.); д) интервал времени между измерениями. Различия между результатами измерений, выполняемых разными операторами и/или с использованием различного оборудования, как правило, будут больше, чем между результатами измерений, выполняемых в течение короткого интервала времени одним оператором с использованием одного и того же оборудования…». Даже при выполнении повторных измерений на одном и том же оборудовании могут быть получены различные результаты. При этом под «повторными независимыми измерениями» должны пониматься измерения с полным повторением процедуры измерений, регламентированной методикой, включая монтаж/демонтаж мер сравнения (расходомеров), а не только фиксацией результатов измерений, выполненных последовательно. Проведение таких измерений более трудоемко, но именно такая процедура предусмотрена ГОСТ Р ИСО 5725 [2] — что толку смотреть на весы, положив на них гирю, другого результата все равно не получить, а вот если гирю снимать и возвращать на место, предварительно подготовив весы к взвешиванию и убедившись в правильной настройке весов, тогда и результат может получиться другой — это и будет проверкой повторяемости. При неизменных факторах «а–д» изменчивость результатов измерений будет меньше, чем при их изменении. Именно поэтому ГОСТ РИСО 5725 [2] вводит понятия прецизионности, повторяемости и воспроизводимости: ❏ «…прецизионность — степень близости друг к другу независимых результатов измерений, полученных в конкретных регламентированных условиях…»; ❏ «…повторяемость — прецизионность в условиях повторяемости, т.е. в условиях, при которых независимые результаты измерений получаются одним и тем же методом на идентичных объектах испытаний, в одной и той же лаборатории, одним и тем же оператором, с использованием одного и того же оборудования, в пределах короткого промежутка времени…»; ❏ «…воспроизводимость — прецизионность в условиях воспроизводимости, т.е. в условиях, при которых результаты измерений получают одним и тем же методом, на идентичных объектах испытаний, в разных лабораториях, разными операторами, с использованием различного оборудования…». Поскольку «…прецизионность зависит только от случайных погрешностей и не имеет отношения к истинному или установленному значению измеряемой величины…» [2], то к сличениям имеет смысл допускать лишь те эталоны, для которых различие результатов измерений, выполненных в условиях повторяемости, не превышает установленного предела повторяемости. Только с помощью таких эталонов могут быть получены закономерно повторяющиеся результаты измерений в условиях повторяемости. При этом в качестве предела повторяемости n результатов измерений, выполненных в условиях повторяемости, принимается 1,96σw√n [2], где σw — внутрилабораторное среднее квадратическое отклонение повторяемости, в качестве которого может быть принято среднее квадратическое отклонение случайной составляющей погрешности проливной расходомерной установки. В качестве оценки σw сверху (в предположении, что систематическая составляющая погрешности проливной расходомерной установки пренебрежимо мала) может быть принято σw ≤ Δ/2, где Δ — предел допускаемой абсолютной погрешности проливной расходомерной установки в проверяемой точке воспроизведения расхода. При этом указанное различие n результатов измерений, выполненных в условиях повторяемости, не должно превышать Δ√n. Учитывая, что кроме случайной составляющей погрешности эталон содержит и систематическую составляющую погрешности, то в предположении равенства границ указанных составляющих погрешности в качестве оценки sw целесообразно принять равным Δ/4. При этом в качестве предела повторяемости n результатов измерений, выполненных в условиях повторяемости, может быть принято Δ√n/2. Если же факторы «а–д» не будут неизменными, то результаты измерений могут существенно превысить предел повторяемости. Подтверждение сказанному приведено в [3]. Именно поэтому при проведении сличений эталонов необходимо, повозможности, уменьшить изменчивость факторов «а–е», чтобы минимизировать значение воспроизводимости, чтобы оно в пределе стремилось к значению повторяемости. Разумеется, оборудование будет другое — именно оно и подлежит сличению, но остальные факторы желательно стабилизировать. При этом самое сложное — минимизировать диапазоны изменения влияющих величин в пределах регламентированных условий проведения сличений во всех лабораториях, участвующих в сличениях. Условия проведения сличений должны быть более жесткими, чем нормальные условия эксплуатации, используемые при поверке [1]. В противном случае погрешность проливной расходомерной установки только за счет изменения условий сличений (в пределах нормальных условий) может измениться в пределах ± 0,35Δ [4]. Кроме того, при изменении температуры окружающего воздуха и температуры воды на достоверность результатов сличений повлияет и изменчивость характеристик меры сравнения — расходомера. Поэтому пределы допускаемых отклонений температуры окружающего воздуха и температуры воды от 20 °C должны быть не хуже ± 2 °C (или даже ± 1 °C). К сожалению, не во всех лабораториях могут быть реализованы указанные требования к отклонениям температуры окружающего воздуха, и не все установки позволяют стабилизировать температуру воды. Однако, иначе при изменяющихся от лаборатории к лаборатории условиях проведения сличений невозможно будет достичь желаемой достоверности результатов их сличений и отыскать погрешности проливных расходомерных установок — они обязательно «потонут» среди многих других составляющих! Кроме характеристик случайной погрешности — повторяемости и воспроизводимости — ГОСТ Р ИСО 5725 [2] вводит также и понятие систематической погрешности — правильности: «…правильность — степень близости среднего значения, полученного на основании большой серии результатов измерений, к принятому опорному значению…». При этом «…принятое опорное значение — значение, которое служит в качестве согласованного для сравнения и получено как: а) теоретическое или установленное значение, базирующееся на научных принципах; б) приписанное или аттестованное значение, базирующееся на экспериментальных работах какой-либо национальной или международной организации; в) согласованное или аттестованное значение, базирующееся на совместных экспериментальных работах под руководством научной или инженерной группы; г) математическое ожидание измеряемой характеристики, т.е. среднее значение заданной совокупности результатов измерений — лишь в случае, когда пункты “а”, “б” и “в” недоступны…». При сличении эталонов важно оценить именно систематическую погрешность эталона (т.е. правильность), поскольку в соответствии с Федеральным законом «Об обеспечении единства измерений» [5]: «…сличение эталонов единиц величин — совокупность операций, устанавливающих соотношение между единицами величин, воспроизводимых эталонами единиц величин одного уровня точности и в одинаковых условиях…». Другими словами, для определения правильности необходимо иметь меры сравнения, значения характеристик которых известны. К сожалению, при проведении сличений проливных расходомерных установок, значения характеристик мер сравнения обычно неизвестны, а потому в качестве принятого опорного значения приходится довольствоваться лишь «…г) математическим ожиданием измеряемой характеристики…», поскольку пункт «а» не существует, а пункты «б» и «в» недоступны. Однако оценке «математического ожидания измеряемой характеристики» также не следует доверять, если она получена с использованием результатов измерений с неудовлетворительными повторяемостью и воспроизводимостью. Кроме того, в соответствии с Р 50.2.050 [6] «…в качестве меры сравнения используют меру более высокого разряда по сравнению со сличаемыми средствами поверки, либо стабильную меру одинакового с ними уровня точности…», для которой в соответствии с п. 6.1 [6] известно действительное значение. Для определения правильности проливных расходомерных установок необходимо использовать расходомеры, обладающие достаточно высокой стабильностью характеристик (нестабильность меры сравнения за время проведения сличений не должна превышать 20 % от погрешности меры сравнения [6]), для которых проведена индивидуальная градуировка функции преобразования. При этом следует обеспечить стабильность значений характеристик мер сравнения «…на протяжении любых интервалов времени, которые могут предшествовать периоду фактического выполнения измерений…» [2]. Выводы и предложения таковы: 1. К сличениям имеет смысл допускать лишь те проливные расходомерные установки, для которых различие n результатов измерений, выполненных в условиях повторяемости (с полным повторением процедуры измерений по методике, включая монтаж/демонтаж мер сравнения — расходомеров в каждом из независимых измерений), не превышает предела повторяемости, в качестве которого может быть принято Δ√n/2. 2. При проведении сличений проливных расходомерных установок необходимо минимизировать диапазоны изменения влияющих величин во всех лабораториях, участвующих в сличениях. В частности, пределы допускаемых отклонений температуры окружающего воздуха и температуры воды от 20 °C должны быть не хуже ± 2 °C (или ± 1 °C), а не ± 5 °C, как это обычно принято. При этом и пределы повторяемости следует уменьшить. 3. В качестве меры сравнения необходимо использовать расходомеры, нестабильность которых за время проведения сличений не превышает 20 % от погрешности меры сравнения, для которых проведена индивидуальная градуировка функции преобразования. 1. Данилов А.А. Теоретические основы сличения эталонов // Сб. докл. XXIV-й Межд. науч.практ. конф. «Коммерческий учет энергоносителей». — СПб, 11.2006. 2. ГОСТ Р ИСО 5725–2002. Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. 3. Тамми В.В. Несходимость показаний расходомерных установок // Сб. докл. XXVIIй Межд. науч.прак. конф. «Учет энергоносителей». — СПб., 2008. 4. ГОСТ 8.395–80. ГСИ. Нормальные условия измерений при поверке. Общие требования. 5. Федеральный закон «Об обеспечении единства измерений» №102ФЗ от 26.06.2008. 6. Р 50.2.050–2005. ГСИ. Средства поверки одинакового уровня точности. Проверка качества поверочных и калибровочных работ межлабораторными сличениями. Алгоритмы обработки результатов измерений.