к другим материалам библиотеки

О ЛАБОРАТОРНЫХ СРЕДСТВАХ ИЗМЕРЕНИЯ МАССЫ,
СООТВЕТСТВУЮЩИХ НОВЫМ ГОСУДАРСТВЕННЫМ СТАНДАРТАМ ВЕРСИИ 2001 г. 

Абросимова С.А., главный метролог ЗАО «Сартогосм»,
Санкт-Петербург, заслуженный машиностроитель РФ. 

                Весы и гири являются едва ли не самыми древними и наиболее распространенными средствами измерений. В огромной номенклатуре средств измерений массы важное место принадлежит лабораторным весам и гирям, с помощью которых выполняются наиболее точные измерения при проведении физико-химических исследований, взвешивании драгоценных металлов и камней, в фармацевтике, аттестации гирь высоких классов точности. Лабораторные весы обладают наиболее высокими значениями точности и выполняются на основе самых последних достижений теории весостроения и технологии производства.
                Начиная с середины 80-х годов ХХ века на смену механическим коромысловым (часто их называют также рычажными) лабораторным весам приходят «электронные» весы, основанные на применении электронных компонентов для преобразования значений измеряемой массы в электрические величины (ток, напряжение), удобные для согласования с другими измерительными, вычислительными и управляющими системами. Электронные весы характеризуются высокой степенью автоматизации процессов измерения и существенным расширением функциональных возможностей. Выполнение этих функций обеспечивается специально разработанными микропроцессорными устройствами обработки информации, встроенными в весы.
                Перемены в экономике, связанные с переходом к рыночным отношениям, открыли широкий доступ на внутренний рынок России продукции ведущих мировых производителей весоизмерительной продукции. Одновременно с этим появились возможности экспорта российской продукции на зарубежные рынки. Актуальным становится вопрос гармонизации отечественной нормативно-технической документации (НТД) с международными стандартами и рекомендациями.
                Нормативными документами, определявшими до последнего времени (до 1 июля 2002 г.) требования к лабораторным весам и гирям, являлись ГОСТ 24104-88 «Весы лабораторные общего назначения и образцовые. Общие технические условия» и ГОСТ 7328-82 «Меры массы общего назначения и образцовые. Технические условия». Эти стандарты, принятые в середине 80-х годов прошлого столетия, ориентировались, в основном, на механические весы и вошли в некоторое противоречие с положением, сложившимся на рынке весоизмерительной продукции. Они не соответствовали рекомендациям Международной Организации Законодательной Метрологии (МОЗМ), а именно, международным рекомендациям МР 76 «Весы неавтоматического действия» и МР 111 «Гири классов Е1, Е2, F1, F2, М1, М2, М3».
                Проекты новых государственных стандартов на лабораторные весы и гири были разработаны в 1995-96 годах. В 2001 году стандарты ГОСТ 24104-2001 «Весы лабораторные. Общие технические требования» и ГОСТ 7328-2001 «Гири. Общие технические условия» были утверждены Межгосударственным Советом по стандартизации в качестве межгосударственных стандартов. Постановлениями Госстандарта РФ № 439-ст и № 438-ст от 26.10.2001г. эти стандарты были введены в действие непосредственно в качестве государственных стандартов Российской Федерации с 1 июля 2002 г. взамен ранее действовавших ГОСТ 24104-88 и ГОСТ 7328-82.
                В чем отличия новых стандартов от прежних? Какую пользу принесут они потребителям лабораторной весоизмерительной техники? Какие новые требования предъявляют к производителям этой техники? Каковы трудности внедрения этих стандартов для пользователей средствами измерений? Рассмотрим стандарты на весы и гири по отдельности.

 
ГОСТ 24104-2001 «Весы лабораторные. Общие технические требования».

                Первое отличие новой версии ГОСТ 24104 состоит в том, что в соответствии с требованиями международной рекомендации МР 76 все лабораторные весы разделены на 3 класса точности:

специальный

высокий

средний

При этом из стандарта исключено деление весов на весы образцовые и общего назначения и деление по разрядам и классам точности I/1 - IV/4. На компараторы массы стандарт не распространяется.
                И вот здесь уже может появиться первое затруднение в выборе весов. Если раньше в старой версии стандарта было жестко регламентировано применение весов по разрядам и классам точности, то теперь право выбора остается за самим пользователем весов с тем условием, что сам пользователь должен четко представлять, для каких целей он будет применять данное средство измерения. Характеристики весов остаются неизменными, однако, эксплуатироваться они могут по-разному: либо для взвешивания, либо для передачи единицы массы от высшего класса средства измерения к низшему, т.е. для поверки средства измерения.
                Ведь то же самое было и по старой версии стандарта. Только там присутствовал термин «образцовые». При этом потребитель часто считал, что если он применит при заказе термин «образцовые» весы III разряда, то получит весы по своим метрологическим характеристикам лучше весов общего назначения 3-го класса точности. На самом деле, это те же весы, отличающиеся только областью применения.
                Исключение деления весов на весы общего назначения и образцовые пусть даже пока непривычно, но предотвратит путаницу при заказе. Однако если потребитель вдруг захочет приобрести такие весы не только для взвешивания, но и для поверки гирь (предположим, что на предприятии есть аккредитованная на право калибровки гирь лаборатория), то он может уверенно использовать такие весы, так как в руководстве по эксплуатации будут указаны те классы гирь, которые могут быть поверены на этой конкретной модели весов.
                Встречающийся сейчас в нормативно-технической документации термин «эталонные весы», применяемый в соответствии с законом РФ «Об обеспечении единства измерений», дублирует термин «образцовые весы», но отсутствие до настоящего времени стандарта на государственную поверочную схему не обязывает нас использовать широко этот термин; тем более что, как уже было отмечено, этот термин определяет только область применения средства измерения.
                Вторым кардинальным отличием новой версии стандарта следует считать появление в нем новых характеристик: цена поверочного деления «е» и число поверочных делений «n». Пользуясь именно этими характеристиками, каждый специалист может выбрать для себя весы со 100% гарантией того, что это именно те весы, которые необходимы для эксплуатации. Цена поверочного деления «е» - это условная величина, выраженная в единицах массы и предназначенная для расчета погрешности весов. Значение цены поверочного деления «е» устанавливается производителем весов и в соответствии с требованиями нового государственного стандарта должно быть указано на шильдике на весах.
                По-прежнему на шильдике остается нанесенным и значение дискретности отсчета, обозначаемое буквой «d».
                Как уже было сказано, по новой версии стандарта в соответствии с международными рекомендациями появились три класса точности для лабораторных весов, которым соответствуют следующие обозначения:

                специальный       I                 высокий       II                 средний       III

                Необходимо обратить внимание на то, что классификация весов по классам точности, принятая в ГОСТ 24104-2001, не соответствует классификации ГОСТ 24104-88. При практическом пересчете метрологических характеристик по новой версии стандарта весы 1 и 2 классов и практически почти все весы 3-го класса по ГОСТ 24104-88 входят в специальный I класс точности по ГОСТ 24104-2001, а весы 4-го класса точности - в высокий II класс точности.
                В зависимости от класса точности весов устанавливаются следующие значения «е»:

- для весов любого класса точности е=d;

- для весов специального и высокого классов точности «е» выбирается из ряда 2d, 5d, 10d;
- для весов специального класса точности, у которых «е» не более 0,1мг допускается устанавливать следующие значения «е»: е=20d, e=50d, e=100d, e=200d, e=500d, e=1000d;
очевидно, что эти выражения применимы для весов, у которых значения дискретности отсчета не превосходят 5 мкг.
                При этом значение величины «е», выраженное в единицах массы, должно соответствовать члену ряда 1 х 10 (, где а - любое целое число или ноль, т.е. 1, 10, 100 и т.д.
                Важным моментом для классификации весов является определение числа поверочных делений «n». «n» равняется отношению наибольшего предела взвешивания (НПВ) к значению «е». Следует обратить внимание на то, что весы, имеющие одинаковое число поверочных делений «n», иногда могут быть отнесены к различным классам точности. Выбор того, к какому классу точности отнести весы, осуществляется производителем весов в зависимости от достижимого в каждом конкретном случае отношения цена/качество. Под качеством в данном случае понимается значение допускаемой погрешности взвешивания на весах.
                И еще одна новая характеристика, обязательная для весов и необходимая потребителю - это наименьший предел взвешивания (НмПВ). В старой версии стандарта эта характеристика приводилась только для образцовых весов, так как именно ею определялось наименьшее значение массы поверяемой гири. Всем известно, как важно знать, от какого наименьшего предела взвешивания производитель гарантирует указанную в руководстве по эксплуатации погрешность весов. И вот теперь эта характеристика определена в новом стандарте как обязательная, которая также выносится на шильдик весов. Нормирование наименьшего предела взвешивания в новом стандарте осуществляется через дискретность отсчета «d». Для весов специального класса точности НмПВ составляет 100d; для высокого класса точности - 20d или 50d в зависимости от величины «е»; для среднего класса - 20d. Значения «n» и НмПВ в зависимости от класса точности и значения «е» должны соответствовать указанным в таблице 1.

                Таблица1

 
                Таким образом, пользователь, приобретающий весы, читает на шильдике весов значения наибольшего предела взвешивания НПВ (это было и ранее), дискретности отсчета весов «d» (также было ранее), цены поверочного деления «е»(вводится вновь), наименьшего предела взвешивания НмПВ (вводится вновь), класс точности весов.
                Самая главная метрологическая характеристика весов - погрешность взвешивания - указана в «Руководстве по эксплуатации», которое входит в комплект поставки с каждыми весами. И здесь мы видим отличие от ранее действовавших документов. В предыдущей версии стандарта для электронных весов устанавливалось одно значение погрешности во всем диапазоне автоматического уравновешивания. Согласно новой версии стандарта весь диапазон взвешивания от наименьшего до наибольшего пределов взвешивания разбивается на интервалы взвешивания, характеризующиеся различными значениями предельно допускаемой погрешности. Границы интервалов взвешивания выражаются определенным количеством цен поверочных делений «е». В результате такого разбиения весы имеют несколько значений предельно допускаемой погрешности по диапазону взвешивания, нормируемых производителем в долях цены поверочного деления «е» и выражаемых в единицах массы. Интервалы взвешивания и соответствующие им предельные значения допустимой погрешности взвешивания для весов различных классов точности приведены в таблице 2.

                Таблица 2

                Остановимся на примере расчета погрешности весов по имеющимся данным, которые помещаются в каталогах и прайс-листах на выпускаемую продукцию. Хочется сразу сказать об одном термине, применяемом в некоторых рекламных документах. Этот термин - «точность средства измерения».
                В соответствии с действующими в Российской Федерации Рекомендациями МИ 2247-93 «Рекомендация. ГСИ. Метрология. Основные термины и определения» и РМС 29-99 «Рекомендации по межгосударственной стандартизации. Государственная система обеспечения единства измерений. Метрология. Основные термины и определения» термин «точность» определяется как «характеристика качества средства измерения, отражающая близость его погрешности к нулю».
Примечание. Считается, что чем меньше погрешность, тем точнее средство измерения.
                Таким образом, при выборе весов с определенной точностью взвешивания необходимо руководствоваться значением величины их погрешности, а не только значением дискретности как это делается многими пользователями весов.
                Рассмотрим на примере, как выбрать весы по имеющимся рекламным документам. Для того, чтобы пользователь мог самостоятельно правильно выбрать весы по погрешности в рекламном документе должны быть указаны: НПВ, НмПВ, «d», «е», класс точности. Исходя из этих значений и имея перед собой ГОСТ 24104-2001 необходимо выполнить следующие действия:
а) определить число поверочных делений во всем диапазоне взвешивания n = НПВ/е;
б) в соответствии с таблицей 2 ГОСТ 24104-2001, зная к какому классу точности относятся рассматриваемые весы, разбить диапазон взвешивания весов на интервалы взвешивания;
в) в соответствии с таблицей 2 ГОСТ 24104-2001 определить значения предельно допускаемой погрешности для каждого интервала взвешивания, выраженные в долях «е»;
г) зная значение «е» в единицах массы, определить значения предельно допускаемой погрешности в единицах массы.
                Поясним изложенный порядок определения погрешности на конкретных примерах.
                В качестве примера выбираем весы лабораторные производства ЗАО «Сартогосм» модели ВР121S специального I класса точности по ГОСТ 24104-2001 (2-го класса точности по ГОСТ 24104-88).
                Характеристики рассматриваемых весов, представленные в рекламных материалах, приведены в таблице 3.

                Таблица 3

                В соответствии с приведенным порядком расчета определяем:
а) число поверочных делений в диапазоне взвешивания n = НПВ/е
                n = 120 000,
б) разбиваем диапазон взвешивания на интервалы взвешивания.
Для весов ВР121S специального класса точности диапазон взвешивания разбивается на 2 интервала взвешивания:
1-й интервал - от НмПВ до 50 000е включительно, т.е. от 0,01 г до 50 г (50 000 х 1 мг ),
2-й интервал - свыше 50000е до НПВ (120000е), т.е от 50 г до 120 г.
в) определяем предельные значения допускаемой погрешности в интервалах взвешивания рассматриваемых весов.
Для весов ВР 121S:
для 1-го интервала взвешивания предел допускаемой погрешности составляет (таблица 2 ) ±0,5е, т.е. ±0,5 мг,
для 2-го интервала - ±1,0е, т.е. ±1,0 мг.
                Как отмечалось выше, весы, имеющие определенное число поверочных делений могут быть отнесены к различным классам точности. Например, весы модели СР64, выпускаемые фирмой «Сарториус», имеют следующие характеристики: НПВ - 64 г, d - 0,1 мг. НмПВ - 10 мг, е - 1 мг. В соответствии с изложенными правилами определяем n = НПВ/е = 64000. Согласно таблице 1 при n = 64000 весы могут быть отнесены к специальному (n = 50000 и более) или к высокому ( n от 100 до 100 000) классам точности. Далее диапазон взвешивания разбивается на интервалы взвешивания и определяются значения предельно допустимой погрешности в каждом из интервалов. В случае отнесения весов к специальному классу точности диапазон взвешивания разбивается на 2 интервала взвешивания: 1-й интервал - от НмПВ до 50 г с погрешностью ±0,5 мг, 2-й интервал -свыше 50 г до НПВ (64г) с погрешностью ±1,0 мг. В случае отнесения весов к высокому классу точности диапазон взвешивания разбивается на 3 интервала: 1-й интервал от НмПВ до 5 г с погрешностью ±0,5 мг, 2-й интервал свыше 5 г до 20 г с погрешностью ±1,0 мг, 3-й интервал свыше 20 г до НПВ с погрешностью ±1,5 мг. Очевидно, что значения предельно допустимой погрешности по диапазону взвешивания во втором случае являются существенно большими. Это обуславливает более низкую стоимость весов высокого класса точности по сравнению с весами специального класса точности.
                Новая версия стандарта предусматривает возможность выпуска многодиапазонных весов. Ранее отечественные многодиапазонные лабораторные весы не выпускались. Практически такие весы могут иметь два или три диапазона взвешивания, при этом наибольший предел взвешивания первого диапазона является наименьшим пределом взвешивания второго диапазона. Каждый диапазон взвешивания имеет свои значения «е», «d» и «n», т.е. в одних весах конструктивно собраны две или три однотипные модели весов.
                В новой версии стандарта устанавливается в качестве обязательной еще одна, очень важная в эксплуатации характеристика весов, подтверждающая стабильность их работы, а именно, получасовой и четырехчасовой тесты. Через 30 мин после нагружения погрешность не должна превышать значение 0,5 е, при этом между 15-й и 30-й минутами она должна быть не более 0,2 е, или через 4 часа после нагружения погрешность не должна превышать значения предельно допустимой погрешности. Соответствие весов этой характеристике гарантирует качество весов по значению погрешности во времени.
                И еще несколько эксплуатационных характеристик.
                Достаточно жестким является требование фиксации перегрузки. Перегрузка весов должна фиксироваться весами начиная со значений 9е, т.е. если, например, е=10 мг и НПВ - 500г, то перегрузка составляет 90 мг, при перегрузке показание весов должно отсутствовать и весы должны отключаться. В прежней версии стандарта перегрузка задавалась равной 5% от НПВ. Для весов, например, с НПВ = 550г она составляла 0,05 х 550 = 27,5 г., т.е. по новому стандарту требование по фиксации перегрузки жестче в 30 раз.
                В новом стандарте изменился диапазон рабочих температур. Для весов специального класса точности (1, 2 и 3 классы точности по старому стандарту) он установлен равным 5°С. Для весов высокого класса точности (прежний 4-й класс) диапазон рабочих температур по новому стандарту устанавливается 15°С вместо 25°С по старому стандарту.
                В условиях эксплуатации обеспечивать более узкий диапазон рабочих температур труднее, но зато пользователь получает более устойчивые в работе весы и уверенность в сходимости результатов измерений.
                Перейдем к рассмотрению новой версии государственного стандарта на гири.


ГОСТ 7328-2001 «Гири. Общие технические условия».
                Основное требование к гирям - значение допускаемых отклонений от номинальных значений массы гирь - сохранилось то же, что и в прежнем стандарте.
                В новой версии стандарта введен целый ряд новых требований, соответствующих международной рекомендации.
                Так обозначение классов точности гирь приведено в полное соответствие с МР 111. Введено 7 классов точности гирь с обозначениями, принятыми в МР 111. Это гири классов точности Е1, Е2, F1, F2, М1, М2 и М3. Из стандарта исключены понятия гирь образцовых и общего назначения. (Аналогично стандарту на весы.) При этом гири класса точности Е1 по своим метрологическим характеристикам соответствуют Iа разряду по ГОСТ 7328-82; класса точности Е2 - I/1 разряду/классу; класса точности F1 - II/2 разряду/классу; класса точности F1 - III /3 разряду/классу; класса точности M1 - IV/4 разряду/классу; классов точности М2 и М3 - классам 5 и 6 соответственно.
                Расширен по сравнению с прежним стандартом диапазон номинальных значений массы гирь, для которых нормируются метрологические характеристики. Так для гирь классов Е1 и Е2 (Ia, I/1 разряды по ГОСТ 7328-82) в новом стандарте нормируются метрологические характеристики для гирь массой 2, 5, 10, 20 кг и 50 кг.
                Дополнен (расширен) состав декад наборов гирь. В прежнем стандарте числовой ряд каждой декады определялся как (1, 2, 2, 5)х10ⁿкг, в новом стандарте дополнительно введены следующие числовые ряды каждой декады: (1, 1, 2, 5) х10ⁿкг; (1, 1, 1, 2, 5) х10ⁿкг; (1, 1, 2, 2, 5)х10ⁿкг. Новый стандарт предусматривает возможность дополнения набора гирей массой 10 в степени «n+1» кг, где «n» назначается из ряда от -6 до 0. Таким образом, в наборах самая большая по массе гиря может быть 10 кг.
                Гири массой 20 кг по новому стандарту в наборы не входят. Эти гири будут поставляться только в виде одиночных гирь.
                Числовой ряд (1, 2, 2, 5) х 10ⁿ кг является предпочтительным. При заказе наборов гирь с другими числовыми рядами декад пользователь должен оговорить это в заявке особо.
                Меняются способы обозначения наборов гирь. Обозначение набора гирь по старому стандарту включало в себя суммарное значение масс входящих в набор гирь. По новому стандарту в обозначении набора гирь указываются предельные значения масс гирь, входящих в набор. Например, по старому стандарту набор гирь 2 класса от 1г до 500г имел обозначение: Набор Г2 1110 ГОСТ 7328-82. По новому стандарту этот набор будет иметь обозначение: Набор (1г - 500г)F1 ГОСТ 7328-2001.
                Установленные в новом стандарте требования к материалам, из которых должны изготавливаться гири, повышают качество работы с этими гирями на весах. Так теперь производитель гирь обязан при выборе материала учитывать не только его плотность, но и магнитную проницаемость.
                Это свойство материала является важным для работы на прецизионных электронных весах, в которых используется принцип магнитоэлектрической компенсации, так как применение гирь из материалов с высокой магнитной проницаемостью влияет на изменение показаний весов. Для гирь класса Е1 значение относительной магнитной проницаемости материала должно составлять не более 1,01; для гирь класса Е2 - не более 1,03; для гирь класса F1, а также класса F2 с номинальной массой от 1 до 10 г - не более 1,05; для прочих гирь - 1,1. В качестве материала для изготовления «немагнитных» гирь используются нержавеющие стали аустенитного класса или алюминий для миллиграммовых гирь.
                Поверхность гирь по новому стандарту должна полироваться до зеркального блеска, что улучшает стабильность характеристик гирь, так как плохо отполированные поверхности позволяют накапливаться на ней частицам пыли и тем самым влиять на изменение допускаемого отклонения от номинального значения массы гири.
                Полностью меняется маркировка гирь.
                На гири классов точности Е1 и Е2 (Ia и I/1), а также на все гири номинальной массой менее 1 г номинальные значения массы и обозначения класса точности не наносятся.
                Обозначения номинальных значений массы и классов точности наносятся на головку или верхнюю поверхность гири:
- на гири класса точности F1 наносятся номинальные значения массы без указания единиц физической величины, обозначения класса точности не наносятся;
- на гири класса точности F2 наносятся номинальные значения массы без указания единиц физической величины и обозначение класса точности буквой «F»;
- на гири классов точности :
                - М1 наносится буква М;
                - М2 - буква М2;
                - М3 - буква М3 или «Х», кроме того, указывается единица измерения «Г»или «КГ».
                Ужесточаются требования к допустимой влажности дерева, используемого для изготовления футляров для гирь. Вместо прежнего значения допустимой влажности - 12%, в новом стандарте допускается только - 6%. Внутренняя поверхность футляров должна быть оклеена бильярдным (антистатическим) сукном.
                Теперь о выборе гирь по классам точности для работы с весами конкретного типа.
                Класс точности гири, которая применяется для калибровки электронных весов, всегда должен быть указан в рекламном документе. При отсутствии такого указания класс точности калибровочной гири следует определить по ГОСТ 7328-2001 по ее допускаемому отклонению от номинального значения массы гири, которое должно составлять 0,1 от значения погрешности весов.
                В соответствии с новой версией стандарта при поставке гирь к ним должны быть приложены:
                для гирь классов точности Е1, Е2 - паспорт по ГОСТ 2.601 и свидетельство о поверке или сертификат о калибровке в соответствии с нормативными документами по поверке,
                для гирь классов точности F1, F2, М1 - паспорт по ГОСТ 2.601,
                для гирь классов точности М2, М3 - этикетка по ГОСТ 2.601.
                Если гири приобретаются для поверки (или калибровки гирь), то здесь по-прежнему используется тот же принцип, что и ранее: гири более низкого класса точности поверяются гирями более высокого класса.
                Серьезной проблемой, возникающей при внедрении новых стандартов, является распространение требований новых стандартов на весы и гири, находящиеся в эксплуатации, а также на весы, поставляемые по импорту.
                С целью обеспечения качества и преемственности метрологического обслуживания в связи с вводом в действие ГОСТ 24104-2001 «Весы лабораторные. Общие технические требования» и ГОСТ 7328-2001 «Гири. Общие технические требования» Управлением метрологии Госстандарта РФ подготавливается решение об организации поверки и проведении испытаний на соответствие утвержденному типу весов лабораторных, находящихся в эксплуатации и отвечающих требованиям ГОСТ 24104-88 «Весы лабораторные общего назначения и образцовые. Общие технические условия», и находящихся в эксплуатации гирь, изготавливаемых по ГОСТ 7328-82 «Меры массы общего назначения и образцовые. Технические условия».
                Рассматривается также вопрос о переработке ГОСТ 8.021 «ГСИ. Государственный первичный эталон и государственная поверочная схема для средств измерения массы» и о разработке стандартов на методы и средства поверки весов лабораторных на основе международной рекомендации «Р 76 взамен ГОСТ 8.520-84 «ГСИ. Весы лабораторные образцовые и общего назначения. Методика поверки.» и на методы и средства поверки гирь на основе международной рекомендации «Р 111 взамен МИ 1747-87 «Методические указания. ГСИ. Меры массы образцовые и общего назначения. Методика поверки», а также стандартов на общие технические требования и методы и средства поверки на компараторы массы. 

к другим материалам библиотеки