Юстировка, настройка и калибровка средств измерений

Что меняется после калибровки, юстировки и поверки

В метрологии часто путают калибровку, поверку, юстировку, настройку, эксплуатационный контроль и ремонт. В разговорной речи все это иногда называют одним словом - “калибровка”. Для документов и реальной эксплуатации такая путаница опасна: становится непонятно, что именно сделали со средством измерений, изменились ли его метрологические характеристики, можно ли доверять прежним результатам и нужна ли после вмешательства новая поверка.

Главная логика простая:

• калибровка показывает, как средство измерений реально измеряет;
• юстировка или настройка изменяет состояние прибора;
• поверка подтверждает соответствие установленным метрологическим требованиям;
• эксплуатационный контроль отвечает на вопрос, можно ли доверять прибору сегодня, в этих условиях.

Разница нужна не для словаря. От нее зависит, какие документы запросить, можно ли использовать прежние результаты измерений и надо ли подтверждать состояние конкретного средства измерений (далее - СИ) после вмешательства.

Для конкретного СИ окончательный вывод сверяют с эксплуатационной документацией, описанием типа, методикой, областью применения, сведениями Федерального информационного фонда по обеспечению единства измерений (далее - ФИФ ОЕИ) и условиями работы.

Коротко по терминам

В Международном словаре по метрологии VIM (International Vocabulary of Metrology), подготовленном Объединенным комитетом по руководствам в метрологии (JCGM, Joint Committee for Guides in Metrology), adjustment (юстировка или настройка) не является calibration (калибровкой). После юстировки прибор уже находится в другом состоянии, поэтому результат вмешательства обычно нужно заново подтвердить: поверкой и (или) калибровкой либо другой процедурой, предусмотренной документами.

Важно отделять штатную подготовку к измерению от метрологически значимого вмешательства. Установка нуля, тарирование, выбор диапазона или прогрев могут быть обычной подготовкой к работе. А изменение коэффициентов, градуировочной характеристики, сервисных параметров, датчика или метрологически значимого программного обеспечения может менять характеристики СИ.

Когда действующей поверки уже недостаточно

Интервал между поверками или межкалибровочный интервал не означает, что экземпляр весь этот период гарантированно сохраняет характеристики при любых условиях. Он означает, что при нормальной эксплуатации СИ должно проходить установленную процедуру с заданной периодичностью.

Старую отметку нельзя рассматривать как ответ на все случаи. Ждать следующей плановой даты рискованно, если средство измерений:

• ремонтировали;
• роняли, перегружали или перевозили в тяжелых условиях;
• перенастраивали или меняли коэффициенты;
• обновляли метрологически значимое программное обеспечение;
• использовали вне нормальных условий эксплуатации;
• переносили на новое место, если результат зависит от установки;
• проверили контрольной мерой и получили подозрительное отклонение;
• использовали после замены датчика, преобразователя или измерительного канала.

В таких случаях главный вопрос не в старой отметке, а в том, остался ли экземпляр тем же объектом с теми же метрологическими характеристиками.

Примеры: что может измениться и что проверять

Примеры удобнее читать как карту рисков: где обычно появляется дрейф, что контролировать и когда вмешательство становится метрологически значимым.

Эта таблица не заменяет руководство по эксплуатации или методику. Она показывает принцип: если состояние СИ изменили, одной старой записи может быть недостаточно.

Мультиметр: частая проверка не делает прибор лучше

У цифровых мультиметров настройка метрологических характеристик обычно связана с внутренними коэффициентами, опорными напряжениями и цепями измерения напряжения, сопротивления, тока или частоты.

В руководствах профессиональных мультиметров часто нормируют пределы погрешности на разные интервалы после калибровки или регулировки: например на 24 часа, 90 дней и 1 год. Чем короче интервал и жестче условия, тем обычно меньше допускаемые пределы погрешности, указанные производителем. Это не означает, что мультиметр нужно “поверять каждый день”, и не означает, что ежедневная проверка сделает его точнее.

Пример - настольный мультиметр Agilent / Keysight 34401A. Для постоянного напряжения (DC voltage) на диапазоне 10 V в спецификациях указаны разные пределы погрешности:

• 24 часа, 23 °C ± 1 °C: ±(0,0015 % показания + 0,0004 % диапазона);
• 90 дней, 23 °C ± 5 °C: ±(0,0020 % показания + 0,0005 % диапазона);
• 1 год, 23 °C ± 5 °C: ±(0,0035 % показания + 0,0005 % диапазона).

Производитель показывает не магию частых проверок, а связь между временем после калибровки, условиями и стабильностью прибора.

Ежедневный контроль мультиметра полезен: он помогает раньше обнаружить поврежденные щупы, неверный диапазон, разряженную батарею, плохой контакт, грубый дрейф или последствия перегрузки. Но контроль сам по себе не уменьшает погрешность. Если по результатам сравнения меняют внутренние коэффициенты, это уже сервисная настройка или юстировка. После такого вмешательства результат нужно подтвердить поверкой и (или) калибровкой.

Для протокола важна пара состояний: что показал прибор до вмешательства и чем подтвержден результат после него.

Безопасная формулировка:

Проведена калибровка мультиметра, выявлено отклонение. Выполнена юстировка. После юстировки проведена повторная калибровка или поверка.

Некорректно:

Поверка настроила мультиметр.

Поверка сама по себе не регулирует прибор. Она подтверждает пригодность или фиксирует непригодность.

Весы: место установки тоже часть результата

Весы наглядно показывают, что результат зависит не только от электроники. На показания влияют горизонтальность установки, жесткость стола или фундамента, вибрации, сквозняки, температура, прогрев, нецентральное нагружение, местное ускорение свободного падения и состояние платформы.

Поэтому после перестановки весов часто недостаточно просто включить их и продолжить работу. Нужно установить весы по уровню, дать им прогреться, выполнить внутреннюю или внешнюю юстировку, проверить контрольной гирей, а для платформенных весов - проверить нагружение в разных точках платформы.

У малых лабораторных, ювелирных, аптечных и карманных весов в комплекте часто идет гиря. Это практический пример: производитель предусматривает регулярную проверку или настройку по контрольной мере массы. Но комплектная гиря не всегда является эталоном для официальной поверки. Для метрологически значимых работ нужны гири соответствующего класса точности (разряда), прослеживаемость и установленная процедура.

Если весы применяются в сфере государственного регулирования, а после ремонта или настройки были изменены метрологически значимые параметры, может потребоваться поверка после вмешательства.

Алкотестер: контроль и корректировка не одно и то же

У алкотестеров дрейф особенно понятен: чувствительный элемент стареет, загрязняется и зависит от условий хранения, интенсивности применения и состава анализируемого воздуха.

В документации по анализаторам паров этанола хорошо видно различие между контролем и настройкой. Accuracy check или calibration check - это контрольное сравнение показаний с известной концентрацией. Calibration adjustment - это корректировка чувствительности, чтобы показание снова соответствовало заданному значению.

Если алкотестер не попал в допуск на контрольной газовой смеси, а затем его “подкрутили” и он стал попадать, это не доказывает, что все предыдущие измерения были правильными. Это подтверждает только состояние после корректировки и последующего подтверждения соответствия.

Безопаснее писать так:

При проверке по газовой смеси выявлено отклонение. Выполнена корректировка чувствительности. После корректировки соответствие установленным требованиям подтверждено поверкой и (или) калибровкой.

Для юридически значимого применения пригодность подтверждают поверкой или иной процедурой, установленной национальными правилами.

Частотомер: нельзя настраивать переходный процесс

У электронно-счетных частотомеров ключевой узел - опорный генератор частоты. Входной тракт может быть исправен, но если внутренняя опора 5 или 10 МГц ушла из-за старения кварца, температуры, питания или режима хранения, результат измерения частоты тоже уйдет.

Настройку опорного генератора выполняют по более точному прослеживаемому источнику частоты: рубидиевому, цезиевому или водородному стандарту частоты, стандарту частоты с подстройкой по сигналам GPS (Global Positioning System) или ГЛОНАСС (Глобальная навигационная спутниковая система) либо другому подходящему эталону. После настройки результат подтверждают поверкой и (или) калибровкой.

Отдельно важна выдержка. Для опорных генераторов с термостатированным кварцем (OCXO, Oven Controlled Crystal Oscillator) нормальная практика - дать прибору длительно прогреться и стабилизироваться. В сервисной документации Fluke PM6681, например, перед регулировкой опорного генератора указывается непрерывная работа генератора в течение 48 часов. Если вмешаться сразу после включения, можно фактически подстроить не установившийся генератор, а переходный процесс.

Корректная формулировка:

Частотомер электронно-счетный проверен по внешнему опорному сигналу 5 или 10 МГц. Выявлено отклонение опорного генератора. После выдержки и регулировки опорного генератора соответствие подтверждено поверкой и (или) калибровкой.

Некорректно:

Частотомер поверили, поэтому его опорный генератор стал точнее.

Типичные ошибки в формулировках

Что фиксировать в документах до и после настройки

Если средство измерений не просто проверили, а изменили его параметры, в документах полезно фиксировать не только итоговую фразу “исправен”. Нужна история вмешательства:

• идентификация СИ: тип, заводской номер, канал, датчик, версия ПО;
• дата, место и условия выполнения работ;
• примененные эталоны, меры, стандартные образцы, гири, газовые смеси или источники сигналов;
• точки проверки и диапазоны измерений (воспроизведений);
• результат до вмешательства;
• что именно изменили: ноль, диапазон, коэффициенты, датчик, преобразователь, сервисные параметры, ПО;
• была ли выдержка, прогрев или стабилизация, если они требуются документацией;
• результат после вмешательства;
• вывод: нужен ли ремонт, повторная калибровка, поверка или эксплуатационный контроль.

Такая запись защищает от главной неопределенности: прибор просто посмотрели или реально изменили. Без этой истории нельзя уверенно оценить, какие прежние измерения могли зависеть от ухода СИ.

Почему нельзя просто “подкрутить перед поверкой”

Одна из самых опасных практических ошибок - относиться к поверке как к моменту, перед которым СИ можно быстро “довести до нормы”, а потом считать, что весь прошлый период с ним все было хорошо.

Представим ситуацию:

1. Средство измерений год работало в обращении.
2. Перед очередной поверкой оказалось, что оно не укладывается в требования.
3. Его через 15 минут настроили, подправили коэффициенты или заменили чувствительный элемент.
4. После этого оно прошло поверку.

Формально после регулировки СИ может стать пригодным. Но такая поверка подтверждает состояние после вмешательства, а не доказывает, что все измерения за прошедший год были правильными. Состояние “до” уже было другим, и его нельзя стереть успешным подтверждением состояния после вмешательства.

Поэтому важны два результата:

• до вмешательства - каким экземпляр был, когда пришел с эксплуатации;
• после вмешательства - каким он стал после регулировки, ремонта, выдержки и поверки и (или) калибровки.

Если СИ до регулировки было вне допуска, нужно оценивать последствия: где оно применялось, какие результаты измерений могли пострадать, насколько велико отклонение, с какого момента мог начаться уход, есть ли промежуточные контрольные записи.

Главный вывод

Калибровка отвечает на вопрос:

Как средство измерений реально показывает?

Юстировка или настройка отвечает на вопрос:

Можно ли привести показания ближе к требуемым значениям?

Поверка отвечает на вопрос:

Соответствует ли средство измерений установленным требованиям?

Эксплуатационный контроль отвечает на вопрос:

Можно ли доверять прибору сегодня, в этих условиях?

Для метролога, инженера и владельца процесса это принципиальная разница. СИ - не просто документ с датой поверки. Это техническое устройство, которое стареет, перевозится, загрязняется, ремонтируется, настраивается и иногда выходит из допуска.

Если после вмешательства непонятно, что именно изменили и чем подтвердили итог, нужно разбирать документы: протокол, методику, руководство, сведения ФИФ ОЕИ, условия применения и требования договора.

Границы статьи

Статья носит справочный характер. Для конкретного СИ нужно проверять описание типа, методику, эксплуатационную документацию, сведения ФИФ ОЕИ, область применения и договорные требования.

Источники

Нормативная и терминологическая основа

• Федеральный закон N 102-ФЗ “Об обеспечении единства измерений”
• VIM / JCGM, International Vocabulary of Metrology (Международный словарь по метрологии)
• ГОСТ Р 53228-2008, весы неавтоматического действия
• OIML R 76-1, Non-automatic weighing instruments
• OIML R 126-2:2021, Evidential breath analysers, Metrological controls and performance tests
• OIML R 16-1:2002, Non-invasive mechanical sphygmomanometers
• OIML R 16-2:2002, Non-invasive automated sphygmomanometers

Методики, руководства и сервисные материалы для примеров

• Руководство Dräger Alcotest 6810
• Методика поверки Alcotest 6510/6810, МП-242-1467-2013
• Dräger Alcotest 6810 med, technical data
• Intoximeters Alco-Sensor FST Operator’s Manual
• Vaisala, calibration and adjustment of humidity instruments
• Rotronic, calibration and adjustment procedure
• Fluke 87V Max service/calibration information
• Fluke PM6680B/PM6681 Operator’s Manual, reference oscillator and timebase accuracy
• Fluke PM6681 Service Manual, OCXO adjustment
• Keysight 34461A service guide
• Agilent 34401A Data Sheet, Accuracy Specifications