ДСТУ OIML D 10:200_
НАЦІОНАЛЬНИЙ СТАНДАРТ УКРАЇНИ
Метрологія
НАСТАНОВИ ЩОДО ВИЗНАЧЕННЯ МІЖКАЛІБРУВАЛЬНИХ
ІНТЕРВАЛІВ ЗАСОБІВ ВИМІРЮВАЛЬНОЇ ТЕХНІКИ
Метрология
РУКОВОДСТВО ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ МЕЖКАЛИБРОВОЧНЫХ
ИНТЕРВАЛОВ СРЕДСТВ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Metrology
GUIDELINES FOR THE DETERMINATION OF CALIBRATION INTERVALS
OF MEASURING INSTRUMENTS
Чинний від _____________
ПЕРЕДМОВА ДО ILAC-G24/OIML D 10
Важливо відмітити таке:
- органи з акредитації не повинні вчити лабораторії, як їм вести свої
справи;
- кожна конкретна лабораторія повинна прийняти рішення щодо вибору
та застосування будь-якого методу, описаного у цьому стандарті, враховуючи її
конкретні потреби та оцінки ризиків, або не використовувати жодного;
- лабораторія повинна сама оцінити ефективність методу, обраного нею,
та нести відповідальність за наслідки рішень, прийнятих у результаті його
використання.
__________________________
Видання офіційне
1
ДСТУ OIML D 10:200_
МЕТА
Метою цього стандарту є надати лабораторіям, в тому числі, під час
впровадження
їх
системи
калібрування,
настанови
як
визначати
міжкалібрувальні інтервали. Цей стандарт визначає та описує доступні та
відомі методи, які використовуються для оцінки міжкалібрувальних інтервалів.
1 ВСТУП
Важливим аспектом підтримки спроможності лабораторії отримувати
простежуванні та надійні результати вимірювань є визначення максимального
періоду, який повинен пройти між двома періодичними калібруваннями
робочих еталонів та робочих засобів вимірювальної техніки (далі – ЗВТ). Різні
міжнародні
стандарти
враховують
цей
аспект,
наприклад,
ISO/IEC 17025 містить такі вимоги:
- пункт 5.5.2: «Програми калібрування повинні бути оцінені для
ключових величин та значень для
ЗВТ, якщо ці характеристики значно
впливають на результати»;
- пункт 5.5.8: «Практично будь-коли, все обладнання, що перебуває під
контролем лабораторії та потребує калібрування, повинно бути промарковане,
мати відповідний код або іншим чином ідентифіковано для зазначення статусу
калібрування, включаючи дату останнього калібрування та дату або критерій,
коли повинно бути проведено наступне калібрування»;
- пункт 5.6.1: «Все обладнання, що застосовується під час випробування
та/або калібрування, включаючи обладнання для додаткових вимірювань
(наприклад, умов навколишнього середовища), та має суттєвий вплив на
точність або достовірність результатів випробувань, калібрування або
відбирання зразків повинно бути відкаліброване до його введення в
експлуатацію. Лабораторії повинні мати встановлені програми та процедури
для калібрування цього обладнання».
Примітка 1. Такі програми повинні містити систему для вибору, використання,
калібрування, перевірки, контролювання та підтримки еталонів та стандартних зразків, що
2
ДСТУ OIML D 10:200_
використовують
як
еталони,
та
вимірювальне
і
випробувальне
обладнання,
яке
застосовується під час випробувань та калібрувань.
ISO 9001:2000 містить вимогу:
пункт 7.6: «При необхідності забезпечити достовірність результатів, ЗВТ
повинні:
а) бути відкаліброваними або повіреними через конкретні інтервали або
перед
використанням
із
застосуванням
еталона,
що
простежений
до
міжнародного або національних еталонів; у разі відсутності таких еталонів,
основа, що використовується для калібрування та повірки, повинна бути
зареєстрована».
Примітка 2. Цей стандарт направлений на визначення міжкалібрувальних інтервалів
ЗВТ. Описані методи можуть також бути використані відповідним чином для вихідних
еталонів, робочих еталонів, наприклад, які знаходяться під контролем лабораторії.
Відповідно до термінології VIM [11], термін «ЗВТ» у цьому стандарті
використовується замість «вимірювального обладнання».
Загальна мета періодичного калібрування:
- удосконалити визначення оцінки відхилення між еталонним значенням
та значенням, отриманим з використанням ЗВТ, та невизначеності у межах
цього відхилення під час використання ЗВТ;
- оцінити невизначеність, яка може бути досягнута під час застосування
конкретного ЗВТ;
- виявити, чи були якісь зміни у ЗВТ, які б поставили під сумнів
результати, отримані за певний період.
Найбільш важливими питаннями відповідно до калібрування є «коли
проводити» та «як часто проводити». Велика кількість факторів впливає на
інтервал часу, що має пройти між калібруваннями, та повинна бути врахована
лабораторією. Найбільш важливими факторами є:
- невизначеність вимірювань, що необхідна або заявлена лабораторією;
- ризик перевищення границі максимально допустимої похибки ЗВТ під
час застосування;
3
ДСТУ OIML D 10:200_
- вартість необхідного виправлення результатів вимірювань, якщо
виявлено, що ЗВТ не відповідав вимогам деякий час;
- тип ЗВТ;
- тенденція до зносу та дрейфу;
- рекомендації виробника;
- умови експлуатації;
- умови навколишнього середовища (кліматичні умови, вібрація,
іонізуюче випромінення, тощо);
- дані щодо тенденції, отримані з попередніх звітів про калібрування;
- зареєстрована історія щодо зберігання та обслуговування;
- частота порівняння з іншими еталонами або вимірювальними
пристроями;
- частота та якість проміжних перевірок між калібруваннями;
- умови транспортування та ризик;
- кваліфікація обслуговуючого персоналу.
Враховуючи, що вартість калібрування не може ігноруватися під час
визначення
міжкалібрувальних
інтервалів,
збільшення
невизначеності
вимірювань або ризику з точки зору якості вимірювань та обслуговування, які
обумовлені довшими міжкалібрувальними інтервалами, повинні враховуватися
навіть за великої вартості калібрування.
Процес
визначення
міжкалібрувальних
інтервалів
є
комплексом
математичних та статистичних процесів, який потребує точних та повних
даних, отриманих під час калібрування. Відсутність єдиних універсальних
практичних
рекомендацій
щодо
встановлення
та
корегування
міжкалібрувальних інтервалів призвело до необхідності розроблення настанов
щодо визначення міжкалібрувального інтервалу. Тому у цьому стандарті у
зв’язку з відсутністю єдиного методу, який ідеально підходить для цілого ряду
ЗВТ, наведено декілька простих методів для оцінювання та коригування
міжкалібрувальних інтервалів та їх придатності для різних типів ЗВТ. Ці
методи було описано більш детально в деяких стандартах (наприклад, [2]), або
4
ДСТУ OIML D 10:200_
провідними технічними інститутами (наприклад, [5], [6], [7]), або у відповідних
наукових журналах.
Ці
методи
можна
застосовувати
під
час
початкового
вибору
міжкалібрувальних інтервалів та під час корегування цих інтервалів на основі
досвіду.
Методи,
вдосконалені
лабораторією,
та
методи,
адаптовані
лабораторією, можна також використовувати, якщо вони перевірені та
узаконені.
Лабораторія повинна вибирати перевірені методи та задокументувати їх
використання. Результати калібрування повинні зберігатися як накопичені дані,
для того, щоб мати у майбутньому підставу для прийняття рішень щодо
міжкалібрувальних інтервалів ЗВТ.
Незалежно від визначених міжкалібрувальних інтервалів, лабораторія
повинна мати відповідну систему, щоб забезпечити правильне функціонування
та калібрування еталонів та ЗВТ, що застосовують між калібруваннями (див.
5.5.10 та 5.6.3.3 ISO/IEC 17025).
2 ПОЧАТКОВИЙ ВИБІР МІЖКАЛІБРУВАЛЬНИХ ІНТЕРВАЛІВ
Початкове рішення щодо визначення міжкалібрувального інтервалу
базується на таких чинниках:
- рекомендації виробника ЗВТ;
- очікувана тривалість та жорсткість умов експлуатації;
- вплив навколишнього середовища;
- вимоги до невизначеності вимірювань;
- максимально допустима похибка (наприклад, встановлена органами
законодавчої метрології);
- регулювання (або зміни) в конкретному ЗВТ;
- вплив вимірюваної величини (наприклад, вплив високої температури на
термопари);
- загальні або опубліковані дані про такі самі або аналогічні ЗВТ.
5
ДСТУ OIML D 10:200_
Рішення повинно бути прийнято особою або особами із загальним
досвідом вимірювань або знанням ЗВТ, що мають проходити калібрування, та
бажано також із знанням інтервалів, що застосовуються іншими лабораторіями.
Для кожного ЗВТ або групи ЗВТ повинно бути зроблено оцінювання часу,
впродовж якого після калібрування похибка ЗВТ залишиться у границях
максимально допустимої.
3
МЕТОДИ
КОРЕГУВАННЯ
МІЖКАЛІБРУВАЛЬНИХ
ІНТЕРВАЛІВ
Як було відмічено у вступі, після встановлення первинних інтервалів
калібрування, повинно бути можливим регулювання міжкалібрувальних
інтервалів для оптимізації балансу ризиків та вартості. Імовірно, буде знайдено,
що встановлені міжкалібрувальні інтервали не забезпечують бажані оптимальні
результати через деякі причини, наприклад:
- ЗВТ може бути менш надійним, ніж очікувалось;
- умови експлуатації можуть відрізнятися від очікуваних;
- можливо буде достатнім виконати часткове калібрування деяких
приладів замість повного калібрування;
- дрейф, визначений при наступному калібруванні, може показувати, що
припустимий більш довгий міжкалібрувальний інтервал без збільшення
ризиків, тощо.
Існує цілий ряд методів для коригування міжкалібрувальних інтервалів.
Метод вибирають залежно від:
- ЗВТ розглядають індивідуально або як групу (наприклад, модель
виробника або тип ЗВТ);
- застосування ЗВТ довгий час без калібрування приводить до
перевищення дрейфу;
- ЗВТ має різні типи нестабільності;
- ЗВТ підлягають регулюванню;
6
ДСТУ OIML D 10:200_
- дані доступні та, що важливо, приєднані до інформації щодо
калібрування ЗВТ.
Не рекомендована та не розглядається як достатньо надійна так звана
«інженерна
інтуїція»,
за
допомогою
якої
визначають
первинний
міжкалібрувальний інтервал, та систему, що підтримує фіксовані інтервали без
корегування.
Метод 1: Автоматичне регулювання або «сходи» (за календарем)
Кожен раз, коли ЗВТ пройшло калібрування через встановлений інтервал,
наступний інтервал розширюється, якщо визначено, що похибка перебуває у
границях, наприклад, 80 % від максимально допустимої похибки, або
зменшується, якщо визначено, що похибка перевищує максимально допустиму
похибку. Цей метод «сходинками» приводить до швидкого регулювання
інтервалів та легко застосовується без додаткових зусиль. Після підготовки та
обробки звітів будуть усі можливі відомі проблеми з групою ЗВТ, що вкаже на
необхідність технічної модифікації або профілактичного обслуговування.
Незручністю системи, що розглядає ЗВТ індивідуально, може бути те, що
в цьому випадку важко рівномірно розподілити навантаження при проведенні
калібрування, що потребує детального планування.
Було б недоречно обирати максимальний інтервал під час використання
цього методу. Неможна припустити ризик, пов’язаний з неоформленням
значної кількості свідоцтв або виконанням завищеної кількості робіт.
Метод 2: Контрольна діаграма (за календарем)
Контрольна діаграма є одним з найбільш важливих засобів статистичного
контролю якості (надалі - СКЯ) та добре описаний в літературі (наприклад, [3],
[4]). Принцип цього метода такий: вибрати важливі точки калібрування та
попередні результати, отримані на протязі певного часу. За цими даними
розрахувати дисперсію результатів та дрейф. Дрейф розраховують як середній
дрейф за один міжкалібрувальний інтервал, або, у випадку дуже стабільних
ЗВТ, як дрейф за декілька інтервалів. Оптимальний інтервал розраховують за
цими діаграмами.
7
ДСТУ OIML D 10:200_
Цей метод важкий для використання (фактично це дуже важко у випадку
складних ЗВТ) та може використовуватись фактично тільки за умов
автоматичного оброблення даних. Для проведення розрахунків необхідні
знання щодо закону нестабільності ЗВТ або аналогічних ЗВТ. Також важко
забезпечити збалансоване робоче навантаження. Однак, припустимі значні
зміни міжкалібрувальних інтервалів від
тих, що вказані попередньо, не
заперечують розрахунки; може бути розрахована надійність та хоча б
теоретично визначений ефективний міжкалібрувальний інтервал. Крім того,
розрахунок дисперсії результатів зазначить, що вказані виробником границі
обґрунтовані, та аналіз знайденого дрейфу може допомогти у визначені
джерела дрейфу.
Метод 3: Час у експлуатації
Це варіація попередніх методів. Основний метод залишається незмінним,
але міжкалібрувальний інтервал визначають у годинах використання, а не в
календарних місяцях. ЗВТ оснащують індикатором витраченого часу та
повертають на калібрування, коли витрачений час досягне конкретного
значення.
Приклади ЗВТ – термопари, які застосовуються за екстремальних значень
температури, тестер «критичне значення» для тиску газу, міри довжини (тобто,
ЗВТ, які можуть піддаватися механічному впливу). Важлива теоретична
перевага цього методу в тому, що кількість калібрувань змінюється, і таким
чином, вартість калібрування змінюється на протязі часу експлуатації ЗВТ.
Крім того, є автоматична перевірка застосування ЗВТ. Однак, є багато
практичних незручностей у застосуванні автоматичної перевірки, зокрема:
- її не можна застосовувати з пасивними ЗВТ (наприклад, атенюатори)
або еталонами (наприклад опору, ємності);
- її не можна застосовувати, якщо відомо, що ЗВТ має дрейф або його
характеристики погіршуються, коли ЗВТ законсервовані або коли працює, чи
коли піддається багато разів вмиканню – вимиканню;
8
ДСТУ OIML D 10:200_
- якщо початкова вартість підготовки та встановлення відповідних
таймерів висока, а з урахуванням того, що користувач може вплинути на них,
потрібен необхідний нагляд, що ще більш підвищить витрати;
- ще більш важко, ніж у перелічених раніше методах, досягти
рівномірного розподілу робіт між фахівцями лабораторії, тому що немає ніякої
інформації, коли закінчиться міжкалібрувальний інтервал.
Метод 4: Перевірка під час експлуатації або тестування «чорним
ящиком»
Цей метод – варіація методів 1 та 2, та він краще підходить до
комплексних
ЗВТ
або
випробувальних
стендів.
Критичні
параметри
перевіряються часто (один раз за добу або ще частіше) портативним засобом
калібрування або, бажано, «чорним ящиком», зробленим відповідно для
перевірки конкретних параметрів. Якщо «чорним ящиком» визначено, що
похибка ЗВТ знаходиться поза границями максимально допустимої похибки,
ЗВТ повертається для проведення повного калібрування.
Головна перевага цього методу є в тому, що він забезпечує максимальну
придатність для користувача ЗВТ. Це добре підходить для ЗВТ, географічно
віддалених від калібрувальної лабораторії, тому що повне калібрування
проводиться тільки коли відомо, що це дійсно необхідно. Труднощі цього
методу – у визначенні критичних параметрів та проектування «чорного ящика».
Хоча теоретично метод дуже надійний, він є неоднозначним, тому що
ЗВТ може працювати неправильно або з великою похибкою щодо іншого
параметра, що не вимірюється «чорним ящиком». Крім того, характеристики
самого «чорного ящика» можуть змінюватися.
Прикладами ЗВТ, для яких підходить такий метод, є міри твердості
щільності (резонансний тип); Pt - платинові термопари (у комбінації з методом
«за календарем»); дозиметри (включаючи джерело); звукові рівнеміри
(включаючи джерело).
9
ДСТУ OIML D 10:200_
Метод 5: Інші статистичні підходи
Методи, засновані на статистичному аналізі конкретного ЗВТ або типу
ЗВТ, також можуть бути можливим підходом. Ці методи користуються все
більшим попитом, особливо у разі використання у комбінації з відповідним
програмним забезпеченням. Як приклад, таке програмне забезпечення та його
математичний апарат описані A. Lepek [9].
Міжкалібрувальні інтервали можуть бути переглянуті з використанням
статистичних методів, якщо буде проводитися калібрування великої кількості
ідентичних ЗВТ (тобто, групи ЗВТ). Конкретні приклади можна знайти у роботі
L.F.Pau [7].
Порівняння методів
Ніякий метод не є ідеальним для всіх можливих ЗВТ, що застосовуються
(див. таблицю 1).
Крім того, необхідно відмітити, що вибраний метод буде визначатися
тим, чи буде лабораторія проводити заплановане обслуговування. Можуть бути
інші чинники, які будуть впливати на вибір методу. Вибраний метод буде
визначати форму звітів за результатами калібрування, що зберігаються.
Таблиця 1 – Порівняння методів корегування міжлабораторних інтервалів
Метод 1
Метод 2
«Сходи» Контрольна
діаграма
Надійність
Жорсткість
застосування
Збалансоване
робоче
навантаження
Можливість
застосування з
приданням
уваги окремим
пристроями
Готовність ЗВТ
1)
Метод 3
Час в
експлуатації
Метод 4
«Чорний
ящик»
середня
низька
висока
висока
середня
середня
висока
низька
Метод 5 1)
Інші
статистичні
підходи
середня
висока
середня
середня
погана
середня
погана
середня
низька
висока
висока
низька
середня
середня
середня
висока
середня
Краще у комбінації з відповідним програмним забезпеченням.
10
ДСТУ OIML D 10:200_
БІБЛІОГРАФІЯ
[1] ISO/IEC 17025:2005 General requirements for the competence of
testing and calibration laboratories. ISO, Geneva.
[2] ISO 10012-1, Edition: 1992-01 Quality Assurance Requirements for
Measuring Equipment; Management of Measuring Equipment
[3] Montgomery, D. C.: Introduction to Statistical Quality Control. John
Wiley & Sons, 4th ed., 2000
[4] ANSI/ASQC B1-B3-1996: Quality Control Chart Methodologies
[5] Methods of reviewing calibration intervals. Electrical Quality
Assurance Directorate
Procurement Executive, Ministry of Defense. United Kingdom (1973)
[6] Establishing and Adjustment of Calibration Intervals. NCSL
Recommended Practice RP-1, 1996
[7] Pau, L.F.: Périodicité des Calibrations. Ecole Nationale Supérieure
des Télécommunications, Paris, 1978
[8] Garfield, F.M.: Quality Assurance Principles for Analytical
Laboratories. AOAC Int., 3rd Edition, 2000
[9] Lepek, A.: Software for the prediction of measurement standards.
NCSL International Conference, 2001
[10] ISO 9001:2000 Quality management systems – Requirements
[11] International Vocabulary of Basic and General Terms in Metrology
(VIM). BIPM, IEC, IFCC, ISO, IUPAC, IUPAP, OIML. Second Edition, ISO,
Geneva, 1993.
11
ДСТУ OIML D 10:200_
НАЦІОНАЛЬНЕ ПОЯСНЕННЯ
1. ISO/IEC 17025:2005 Загальні вимоги до компетентності випробувальних та
калібрувальних лабораторій, ISO, Женева.
2. ISO 10012-1, Видання: 1992-01 Вимоги перевірки якості для вимірювального
обладнання. Управління вимірювальним обладнанням.
3. Montgomery D.C. Введення у статистичний контроль якості, John Wiley &
Sons, 4-е видання, 2000
4. ANSI/ASQC B1-B3-1996: Методологія діаграм контролю якості
5. Методи перегляду міжкалібрувальних інтервалів. Настанова з управління
перевірки якості у галузі електричних величин.
Procurement Executive, Ministry of Defense. United Kingdom (1973)
6.
Встановлення
та
регулювання
інтервалів
калібрування.
NCSL.
Рекомендована практика. RP-1, 1996.
7. Pau L.F.: Périodicité des Calibrations. Ecole Nationale Supérieure des
Télécommunications, Париж, 1978
8. Garfield, F.M.: Принципи перевірки якості для аналітичних лабораторій.
AOAC Int., 3-ий випуск, 2000.
9 Lepek A.: Програмне забезпечення щодо визначення еталонів. Міжнародна
конференція NCSL, 2001
10. ISO 9001:2000 Cистеми управлення якістю. Вимоги.
11. Міжнародний словник основних і загальних термінів метрології (VIM),
BIPM, IEC, IFCC, ISO, IUPAC, IUPAP, OIML. Друге видання, ISO, Женева,
1993.
12
ДСТУ OIML D 10:200_
ДОДАТОК НА
(довідковий)
ПЕРЕЛІК НАЦІОНАЛЬНИХ СТАНДАРТІВ, ГАРМОНІЗОВАНИХ З
МІЖНАРОДНИМИ НД, НА ЯКІ Є ПОСИЛАННЯ В ЦЬОМУ
СТАНДАРТІ
1 ДСТУ ISO/IEC 17025:2006 Загальні вимоги до компетентності
випробувальних та калібрувальних лабораторій (ISO/IEC 17025:2005, IDT).
2 ДСТУ ISO 9001:2009 Системи управління якістю. Вимоги.
3 ДСТУ ISO 10012:2005 Системи керування вимірюванням. Вимоги до
процесів вимірювання та вимірювального обладнання (ISO 10012:2003, IDT).
13
ДСТУ OIML D 10:200_
Код УКНД 17.020
______________________________________________________________________
Ключові слова: еталон, засіб вимірювальної техніки, калібрування,
метрологічні характеристики, міжкалібрувальний інтервал, свідоцтво про
калібрування
______________________________________________________________________
Від ДЦ „Украгростандартсертифікація”:
Директор
А.І. Ніколенко
Начальник відділу стандартизації
Г.А. Примакова
Провідний фахівець
В.В. Гаврилюк
Від ННЦ „Інститут метрології”:
Генеральний директор
Г.С. Сидоренко
Директор НЦ-4
Б.Ф. Марков
Начальник НДЛ-40
О.Є. Малецька
Молодший науковий
співробітник
14
М.В. Москаленко