Национальные эталоны

Наглядным примером значимости государственных эталонов служит исторический факт. В царствование Петра Первого отлитые русскими “горе-мастерами” пушечные ядра не совпали по размеру с жерлами пушек. Разгневанный Петр незамедлительно издал Указ о наказании виновных. Одних нещадно били кнутом, других отправили в ссылку. В результате порядок был восстановлен — калибр ядер и диаметр пушек совпали. Их начали поверять на единых эталонных приборах.

Государственные эталоны — это уникальные физические приборы (или установки), при создании которых применяются новейшие технологии и научно-технические разработки. Современные эталоны создаются на базе физических законов и констант, действующих в пределах нашей Вселенной. Такими постоянными величинами являются заряд электрона, постоянная Планка или скорость света. Каждый государственный эталон — это дорогостоящий продукт научно-технической мысли. Например, в Белорусском институте проблем энергетики сейчас создается национальный эталон измерения единицы теплоты. С его помощью будут проводить аттестацию и поверку тепловых счетчиков в республике. Стоимость создания этого эталона, включая расходы на строительство всех необходимых зданий и сооружений, составит около 1 млн долларов. Материальные затраты по созданию несложных эталонов обычно достигает 100–150 тыс. долларов. Измерения на государственных эталонах осуществляют ученые-хранители, ответственные за состояние и точность работы эталонов. Зачем же нужна такая точность показаний государственных эталонов Например, сверх точность эталона времени и частоты (вплоть до миллионных долей секунды) востребована предприятиями систем связи, на телестудиях и радио. Для качественного выхода в эфир очень важно синхронизировать все задействованные передаче службы с погрешностью опережения или отставания выхода в эфир не более, чем на 10 в минус двенадцатой доли секунды.
Однако для качественного выхода в эфир нужен опорный сигнал, который имеет стабильность на порядок выше. Такой сигнал вырабатывают в Белорусском государственном институте метрологии (БелГИМ), а затем по кабельным сетям передают потребителям. Стабильность эталонного сигнала составляет 10 в минус тринадцатой доли секунды.
Национальные эталоны Республики Беларусь соответствуют уровню потребностей нашей экономики.
Основная база эталонов государственного значения создана, хранится и используется в РУП “БелГИМ”. На сегодняшний день в Беларуси официально зарегистрировано и утверждено 11 государственных эталонов, в России — 130, на Украине – 30, а вот в Литве работа по созданию национальных эталонов только началась. Самыми крупными в мире эталонными базами располагают Россия и США.

Как создаются эталоны
Первые государственные эталоны Республики Беларусь — эталон времени и частоты, эталон температуры и эталон переменного напряжения (вольта) — создавались в БелГИМ как отдельные проекты. Несколько позже появилась государственная программа "Стандарты", которая с 2001 года получила название "Эталоны Беларуси".
Ежегодно из республиканского бюджета выделяются средства под разработку новых и модернизацию устаревших эталонов. В текущем году на эти цели будет направлено около 500 млн белорусских рублей. На долю государственных эталонов БелГИМ придется порядка 40—45% от этой суммы.
Остальные средства будут направлены в другие научно-исследовательские институты: в Институт проблем энергетики, который находится в составе Академии наук РБ, в Белорусский государственный университет, а также в НИИ порошковой металлургии с опытным производством.
Вклад института в программу "Стандарты Беларуси" заключается не столько в финансировании, сколько в использовании человеческого фактора и того парка приборов, который находится в его распоряжении. БелГИМ выполняет большие объемы строительно-монтажных и ремонтных работ по созданию специальных помещений для хранения эталонов, в которых поддерживается постоянный температурный режим.
Здесь приборы защищены от воздействия внешних электромагнитных полей, вибрации, пыли.
Научно-исследовательская работа приносит огромную пользу, но капиталовложений требует немалых.
Недавно по программе Госстандарта Республики Беларусь и МАГАТЭ в БелГИМ создали эталон для измерения радиоактивного излучения. Необходимое оборудование было поставлено МАГАТЭ, а специальный бетонный бункер (со стенами толщиной в 1 метр) институт изготовил за счет собственных средств.
Пока оценить затраты по созданию этого эталонного комплекса можно весьма приблизительно.
Но в общем, речь идет о сумме около 600 тыс. долларов, причем финансовые вложения БелГИМ составили не менее трети.
В данный момент эталон представлен на утверждение в Государственный комитет по стандартизации, метрологии и сертификации Республики Беларусь.
Что касается окупаемости таких капиталовложений, то специалисты БелГИМ подсчитали, что национальный эталон единицы переменного тока (вольта) окупил все затраты на его создание за 1,5 года.
В том случае, если бы наши заводы возили свою измерительную эталонную технику для аттестации и калибровки за рубеж (к примеру, в Россию), это обошлось бы белорусским предприятиям намного дороже.

Стандартные образцы
Впрочем, эталонами измерений могут служить не только высокоточные приборы. В природе существует множество химических соединений (каменный уголь, калийная соль, железная руда, нефть и т.д.), измерить качественные характеристики которых с помощью эталонных приборов невозможно. Однако промышленным предприятиям необходимо оценить качество природного сырья. Каким образом это можно сделать?
Понятно, что искусственно создать эталон природной железной руды или калийной соли просто невозможно. Поэтому за эталон природного вещества принимают стандартный (натуральный) образец той же железной руды или калийной соли.
Ученые тщательно измеряют, записывают и утверждают все характеристики природного образца.
В дальнейшем характеристики сертифицированного (аттестованного) образца служат предприятиям эталоном для настройки промышленных приборов при проверке качества сырья.
В зависимости от возможностей страны количество стандартных образцов может быть совершенно разным. В Беларуси по программе “Стандарты Беларуси” создано порядка 100 типов стандартных образцов. В Институте порошковой металлургии разработана серия стандартных образцов алюминиевых сплавов.
В Белорусском государственном университете созданы образцы химически чистых веществ, а в БелГИМ — стандартные образцы концентрации радиоактивных веществ. В свете чернобыльской проблемы эти разработки особенно актуальны не только для Беларуси, но для Украины и России.
С их помощью контролируют концентрацию радиоактивных веществ в сырье и продукции. Стандартные образцы позволяют повысить точность измерений при оценке соответствия продукции и сырья, а также позволяют одновременно снизить как издержки изготовителей, так и риск потребителей.

Метрологическое обслуживание
Характеризуя качество строительной продукции и услуг, специалисты часто употребляют термин — оценка соответствия продукции. Он означает сопоставление (сравнение) качественных характеристик товаров и услуг с международными требованиями.
Все отечественные и импортные стройматериалы получают оценку соответствия в процессе сертификационных испытаний. Одним из обязательных условий выпуска качественных стройматериалов является то, что вся измерительная техника и приборы на предприятиях должны быть пригодными к эксплуатации, надежными и давать точные показания.
В процессе сертификации продукция независимо от ее вида и категории значимости испытывается в равной степени тщательно. В основу оценки соответствия продукции положен следующий принцип. Продукция и сырье должны соответствовать единым нормативным требованиям.
То есть обеспечивать безопасность жизни и здоровья потребителей, охрану окружающей среды. Государственный метрологический надзор за соблюдением на предприятиях республики установленных метрологических правил и норм осуществляет Государственный комитет по стандартизации, метрологии и сертификации Республики Беларусь (Госстандарт).
Работа промышленных измерительных приборов подчинена букве Закона.
В Республике Беларусь все средства измерений (будь то на производстве или в быту) должны соответствовать условиям эксплуатации, необходимой точности и показывать результаты измерений, выраженные в единицах, утвержденных Законом Республики Беларусь “Об обеспечении единства измерений” № 420 от 5 сентября 1995 года.
Обязательной поверке подлежат средства измерений, используемые в промышленности, строительстве, гидрометеорологии, связи, коммунальном хозяйстве, на транспорте, в торговле, здравоохранении и в других сферах деятельности.
В процессе поверки в Белорусском государственном институте метрологии определяют погрешность приборов, сравнивая их показания с показаниями соответствующих национальных эталонов. Институт проводит метрологическое обслуживание предприятий по следующей схеме. Предприятие-заказчик оформляет заявку на обслуживание. На основании заявки с предприятием заключается договор о том, что заказчик обязуется предоставить, а институт — осуществить поверку прибора в определенной спецификации.
Поверка средств измерений – это последовательность обязательных операций, которые выполняют органы государственной метрологической службы и субъекты хозяйствования для определения и подтверждения соответствия средств измерений (различных приборов и устройств), установленным в государстве требованиям.
Для нас слово "проверка" более понятно, чем термин “поверка”. Однако эти понятия хоть и созвучны, но несколько отличаются по смыслу. Слово “поверка” однокоренное слову "поверить". В этом и заключается его истинный смысл. После государственной поверки показаниям прибора можно верить.
Гарантийный срок на поверочные услуги устанавливается в форме межповерочного интервала (интервала между плановыми поверками). В течение этого срока (при условии соблюдении правил эксплуатации) институт гарантирует заказчику работу прибора в пределах установленной нормы точности.
Что касается межповерочного интервала, то для бытовых счетчиков электроэнергии он, к примеру, составляет 8 лет. По истечении межповерочного интервала приборы проходят очередную поверку.
Чтобы читателю было понятно то, о чем идет речь, рассмотрим конкретный пример. С электричеством мы сталкиваемся повсеместно и в быту, и на производстве.
А поскольку электроэнергия продукт дорогостоящий, то объемы ее производства и потребления нужно измерять высокоточными приборами. К приборам учета относятся счетчики электроэнергии, а также измерительные трансформаторы тока и трансформаторы напряжения.
Погрешность обычных рабочих счетчиков составляет 1,5–2,5%. Учитывая эту погрешность, израсходовав 1 кВт электроэнергии, мы условно можем потребить либо 97,5, либо 102,5 Вт электроэнергии. Если суммировать все эти “минимальные” погрешности в масштабах народного хозяйства страны, то переплаченные деньги или неучтенные потери будут впечатляющими. Поэтому многие промышленные предприятия электросетей измеряют расход электроэнергии счетчиками, имеющими погрешность 0,5%. Есть счетчики и с большей точностью. Поверка высокоточных счетчиков должна проводится на эталоне, который имеет минимальную погрешность 0, 02 %.

Международное сотрудничество
Невозможно представить себе такое предприятие, которое бы выпускало продукцию, не имея своих рабочих эталонов. В свою очередь, промышленные эталонные приборы постоянно сличаются с государственными эталонами. Ну, а если в Республике Беларусь все же нет соответствующего государственного эталона, то нашим предприятиям приходится нелегко — нужно ехать за рубеж и платить за поверку и калибровку приборов солидные суммы.
Чаще всего белорусы ездят в Россию, Украину. В дальнем зарубежье нас встречают не особенно охотно. Хотя в чем-то зарубежные коллеги все же помогают.
Например, в прошлом году БелГИМ готовил к утверждению белорусский эталон единицы плоского угла (радиана), представляющего собой двадцатичетырехгранную призму. Для начала призму измеряли на белорусском государственном эталоне, где определили все ее центральные углы и отклонения от них.
Затем призму отвезли в Институт метрологии им. Менделеева (г. Санкт-Петербург), где ее снова тщательно измерили на российском государственном эталоне.
После этого наш эталон совершил путешествие в Национальный физико-технический институт Германии. Так происходит процесс международного сличения эталонов и создаются условия для взаимного доверия к нашим национальным эталонам.
Как правило, сотрудничество со странами дальнего зарубежья проходит в рамках двухсторонних проектов. Хорошие отношения складываются у БелГИМ с метрологами Польши и Словакии.
С этими странами институт проводит совместные работы в области измерения оптических величин и стандартных образцов.
Поскольку белорусская продукция и сырье экспортируются в страны ближнего и дальнего зарубежья, понятно, что для Беларуси выход на международный уровень качества продукции невозможен без доступа к международным эталонам.
В 1999 году Международное бюро мер и весов инициировало принятие международных договоренностей “О взаимном доверии к эталонам и сертификатам калибровок”. Его подписали институты — хранители эталонов более чем 40 стран мира.
К сожалению, Республика Беларусь пока не вошла в их число, так как она не является членом Международной метрической конвенции.
Сегодня лишь 40 из 200 государств мира входят в Международную метрическую конвенцию.
Те страны, которые по разным причинам не могут себе этого позволить, вынуждены объединяться в региональные метрологические организации. В мире их насчитывается шесть. В ЕВРОМЕТ (Европейское сотрудничество государственных метрологических учреждений) входят метрологические учреждения стран ЕС. Беларусь, страны СНГ, Болгария, Румыния, Словакия, а также Куба и Германия (последние имеют статус ассоциированных членов) объединены в рамках организации КOOMET.
Кстати, Германия одновременно входит в ЕВРОMET и КOOMET, что позволяет ей быть связующим звеном между этими двумя организациями. С другой стороны, в КOOMET входит Россия, которая является участником Азиатско-Тихоокеанской метрологической программы (АРМР). Она обеспечивает странам СНГ связь с эталонными системами стран Азиатско-Тихоокеанского региона: США, Японией, Китаем, Австралией и многими другими.
Есть еще и такие региональные организации, как SIM (Межамериканская метрологическая региональная организация), Южноафриканская региональная метрологическая организация.
По ряду не зависящих от нас причин Республике Беларусь очень сложно стать полноправным членом Международной метрической конвенции, а вот войти в нее в качестве наблюдателя — вполне возможно. При условии внесения ежегодного взноса в размере 7 тыс. долларов республика сможет получить доступ к международной информации и предоставлять информацию о своих эталонах за рубеж.
Сравнивая белорусские эталоны с эталонами других стран, Белорусский государственный институт метрологии выполняет важную международную функцию.
Он гарантирует точность измерений при оценке соответствия продукции. К примеру, национальный эталон времени и частоты сличается (сравнивается) с российским через каналы спутниковой связи по несколько раз в сутки.
Российский эталон сравнивается с международным в том же режиме. Сличение остальных государственных эталонов происходит традиционно один раз в 3–5 лет.

Марина СОЛДАТЕНКО, инженер отдела научно-технической информации и нормативной документации БелГИМ