Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему «Метрологическое обеспечение и стандартизация измерения водородного показателя (рН) водных растворов»



Введение

Актуальность темы курсовой работы. В практической жизни человек всюду имеет дело с измерениями. Измерения являются одним из важнейших путей познания природы человеком. Они дают количественную характеристику окружающего мира, раскрывая человеку действующие в природе закономерности. Все отрасли техники не могли бы существовать без развернутой системы измерений, определяющих как все технологические процессы, контроль и управление ими, так и свойства и качество выпускаемой продукций.

Особенно возросла роль измерений в век широкого внедрения новой техники, развития электроники, автоматизации, атомной энергетики, космических полетов.

Метрология, стандартизация, сертификация являются главными инструментами обеспечения качества продукции, работ и услуг -- важного аспекта коммерческой деятельности.

Метрология -- это наука об измерениях, способах обеспечения их единства и путях приобретения нужной точности .

Стандартизация - это деятельность по установлению правил и характеристик в целях их добровольного многократного использования, направленная на достижение упорядоченности в сферах производства и обращения продукции и повышение конкурентоспособности продукции, работ или услуг.

Сертификация -- форма осуществляемого органом по сертификации подтверждения соответствия объектов требованиям технических регламентов, положениям стандартов, сводов правил или условиям договоров.

Измерения и мероприятия по обеспечению их единства и точности объединяются единым понятием “метрологическое обеспечение”, которое традиционно определяют как деятельность по установлению и применению научных и организационных основ, технических средств, правил и норм для достижения единства и требуемой точности различных способов определения значений физических величин.

Единство измерений как одно из слагаемых метрологического обеспечения - это такое состояние измерений, при котором результаты выражены в узаконенных единицах и погрешности измерений известны с заданной вероятностью. Единство измерений необходимо для того, чтобы можно было сопоставить результаты измерений, выполненных в разных местах, в разное время, с использованием разных методов и средств измерений.

Основной целью курсовой работы является изучение метрологического обеспечения водородного показателя (рН) водных растворов.

В соответствии с поставленной целью в работе поставлены следующие задачи:

1. Рассмотреть основные методы измерений водородного показателя (рН) водных растворов.

2. Изучить устройство приборов измерения водородного показателя.

3. Определить единицы измерения и эталоны физической величины.

4. Ознакомиться с проведением поверки средства измерения.

метрологический калибровочный лаборатория



1. Метрологическое обеспечение измерений параметров и величин

1.1 Цели и задачи метрологического обеспечения измерений водородного показателя (рН) водных растворов

Основные положения Федерального закона «О единстве измерений».

единство измерений - состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах величин и погрешности измерений не выходят за установленные границы с заданной вероятностью;

средство измерений - техническое устройство, предназначенное для измерений;

эталон единицы величины - средство измерений, предназначенное для воспроизведения и хранения единицы величины (или кратных либо дольных значений единицы величины) с целью передачи ее размера другим средствам измерений данной величины;

государственный эталон единицы величины - эталон единицы величины, признанный решением уполномоченного на то государственного органа в качестве исходного на территории Российской Федерации;

нормативные документы по обеспечению единства измерений - государственные стандарты, применяемые в установленном порядке международные (региональные) стандарты, правила, положения, инструкции и рекомендации;

метрологическая служба - совокупность субъектов деятельности и видов работ, направленных на обеспечение единства измерений;

метрологический контроль и надзор - деятельность, осуществляемая органом государственной метрологической службы (государственный метрологический контроль и надзор) или метрологической службой юридического лица в целях проверки соблюдения установленных метрологических правил и норм;

поверка средства измерений - совокупность операций, выполняемых органами государственной метрологической службы (другими уполномоченными на то органами, организациями) с целью определения и подтверждения соответствия средства измерений установленным техническим требованиям;

калибровка средства измерений - совокупность операций, выполняемых с целью определения и подтверждения действительных значений метрологических характеристик и (или) пригодности к применению средства измерений, не подлежащего государственному метрологическому контролю и надзору;

сертификат об утверждении типа средств измерений - документ, выдаваемый уполномоченным на то государственным органом, удостоверяющий, что данный тип средств измерений утвержден в порядке, предусмотренном действующим законодательством, и соответствует установленным требованиям;

аккредитация на право поверки средств измерений - официальное признание уполномоченным на то государственным органом полномочий на выполнение поверочных работ;

сертификат о калибровке - документ, удостоверяющий факт и результаты калибровки средства измерений, который выдается организацией, осуществляющей калибровку.

Статья 2. Законодательство Российской Федерации об обеспечении единства измерений

Регулирование отношений, связанных с обеспечением единства измерений в Российской Федерации, в соответствии с Конституцией Российской Федерации осуществляется настоящим Законом и принимаемыми в соответствии с ним актами законодательства Российской Федерации.

Статья 4. Государственное управление обеспечением единства измерений

1. Государственное управление деятельностью по обеспечению единства измерений в Российской Федерации осуществляет Комитет Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации (Госстандарт России).

2. К компетенции Госстандарта России относятся:

межрегиональная и межотраслевая координация деятельности по обеспечению единства измерений в Российской Федерации;

представление Правительству Российской Федерации предложений по единицам величин, допускаемым к применению;

установление правил создания, утверждения, хранения и применения эталонов единиц величин;

определение общих метрологических требований к средствам, методам и результатам измерений;

осуществление государственного метрологического контроля и надзора;

осуществление государственного контроля за соблюдением условий международных договоров Российской Федерации о признании результатов испытаний и поверки средств измерений;

руководство деятельностью Государственной метрологической службы и иных государственных служб обеспечения единства измерений;

участие в деятельности международных организаций по вопросам обеспечения единства измерений.

Статья 5. Нормативные документы по обеспечению единства измерений

1. В соответствии с настоящим Законом и другими актами законодательства Российской Федерации Госстандарт России утверждает нормативные документы по обеспечению единства измерений, устанавливающие метрологические правила и нормы и имеющие обязательную силу на территории Российской Федерации.

2. Допускается утверждение нормативных документов по обеспечению единства измерений Госстандартом России и заинтересованными государственными органами управления Российской Федерации, несущими ответственность за применение указанных документов в порученных им сферах управления.

Статья 7. Государственные эталоны единиц величин

Государственные эталоны единиц величин используются в качестве исходных для воспроизведения и хранения единиц величин с целью передачи их размеров всем средствам измерений данных величин на территории Российской Федерации.

Государственные эталоны единиц величин являются исключительной федеральной собственностью, подлежат утверждению Госстандартом России и находятся в его ведении.

Статья 8. Средства измерений

1. Средства измерений используются для определения величин, единицы которых допущены в установленном порядке к применению в Российской Федерации и должны соответствовать условиям эксплуатации и установленным требованиям.

2. Решения об отнесении технического устройства к средствам измерений и об установлении интервалов между поверками принимает Госстандарт России.

Статья 9. Методики выполнения измерений

Измерения должны осуществляться в соответствии с аттестованными в установленном порядке методиками. Порядок разработки и аттестации методик выполнения измерений определяется Госстандартом России.

Области и методы применения средства измерения.

Прибор может использоваться во многих производствах, где необходим контроль среды, универсальным показателем состояния которой и соответствия её требуемым -- является pH: при высокотехнологичном производстве всех видов горючего, в фармакологической, косметической, лако-красочной, химической, пищевой промышленности и мн. др.

pH-метры имеют широкое применение в научно-исследовательской практике химиков, микробиологов и почвоведов, агрохимиков, в лабораториях стационарных и передвижных, в том числе полевых, а также клинико-диагностических (для контроля физиологических норм и диагностики), судебно-медицинских. Последнее время pH-метры также широко используются в аквариумных хозяйствах, для контроля качества воды в бытовых условиях, в земледелии (особенно в гидропонике).

pH-метрия, водородный показатель, понятие рН

Водородный показатель, pH -- это мера активности ионов водорода в растворе, количественно выражающая его кислотность, вычисляется как отрицательный десятичный логарифм концентрации водородных ионов, выраженной в молях на литр.

Вода является слабым электролитом; она слабо диссоциирует по уравнению

H2O = H+ + OH-

При 25 °С в 1 л воды распадается на ионы 10-7 моль H2O. Концентрация ионов H+ и OH- (в моль/л) будет равна

[H+]=[OH-]=10-7

Чистая вода имеет нейтральную реакцию. При добавлении в нее кислоты концентрация ионов H+ увеличивается, т.е. [H+]>10-7 моль/л; концентрация ионов OH- уменьшается, т.е. [OH-]<10-7 моль/л. При добавлении щелочи концентрация ионов OH- увеличивается, т.е. [OH-]>10-7 моль/л; следовательно, [H+]<10-7 моль/л. На практике, для выражения кислотности или щелочности раствора вместо концентрации [H+] используют ее отрицательный десятичный логарифм, который называют водородным показателем pH:

pH=-lg[H+]

В нейтральной воде pH=7. Для растворов с кислой реакцией pH<7. Для растворов со щелочной реакцией pH>7.

Если учесть, что свойства растворов зависят от активностей находящихся в них ионов, то следует приведенное выражение записать в виде:

pH = lgaH+

В разбавленных растворах значения концентрации и активности совпадают и только при высокой минерализации могут быть значительные расхождения.

В настоящее время pH считается характеристикой активности ионов водорода. Поэтому, иногда в символ pH вводят нижний индекс "a": pHa или paH. Обычно, это делается, когда необходимо явно подчеркнуть отличие определения водородного показателя через концентрацию или активность.

Для настройки pH-метров применяют стандартные буферные растворы с точными значениями pH.

Принятая в России по стандарту 8.134-74 шкала pH основана на воспроизводимых значениях pH нескольких растворов. Шкала pH обладает внутренней согласованностью, т.е. экспериментально измеренная величина pH не зависит от того, какой из растворов был выбран в качестве стандартного.



1.2 Роль метрологической службы предприятия в реализации целей метрологического обеспечения

Метрологическая служба предприятия,научно-исследовательской, проектно-конструкторской, технологическойорганизации и учреждения, пользующихся правами юридического лица,независимо от форм собственности (далее - предприятия) включаетотдел (службу) главного метролога и (или) другие структурныеподразделения, и создается для выполнения задач по обеспечениюединства измерений и метрологическому обеспечению исследований,разработки, испытаний и эксплуатации продукции или иных областейдеятельности, закрепленных за предприятием.В составе метрологической службы предприятия могут создаватьсясамостоятельные калибровочные лаборатории, которые осуществляюткалибровку средств измерений для собственных нужд или стороннихюридических лиц.

Метрологическая служба предприятия проводит свою работу втесном взаимодействии с основными структурными подразделениямипредприятия.

К основным задачам метрологической службы предприятияотносятся:

- обеспечение единства и требуемой точности измерений, повышениеуровня метрологического обеспечения производства;

- внедрение в практику современных методов и средств измерений,направленное на повышение уровня научных исследований, эффективностипроизводства, технического уровня и качества продукции, а также иныхработ, выполняемых предприятием;

- организация и проведение калибровки и ремонта средствизмерений, находящихся в эксплуатации, своевременное представлениесредств измерений на поверку;

- проведение метрологической аттестации методик выполненияизмерений, а также участие в аттестации средств испытаний иконтроля;

- проведение метрологической экспертизы технических заданий,проектной, конструкторской и технологической документации, проектовстандартов и других нормативных документов;

- проведение работ по метрологическому обеспечению подготовкипроизводства;

- участие в аттестации испытательных подразделений, в подготовкек аттестации производств и сертификации систем качества;

- осуществление метрологического надзора за состоянием иприменением средств измерений, аттестованными методиками выполненияизмерений, эталонами, применяемыми для калибровки средств измерений,

- соблюдением метрологических правил и норм, нормативных документов пообеспечению единства измерений.

При выполнении предприятием работ в сферах распространениягосударственного метрологического контроля и надзора,предусмотренных статьей 13 Закона Российской Федерации "Обобеспечении единства измерений", Положение о метрологической службепредприятия утверждается его руководителем по согласованию с органомГосударственной метрологической службы по месту расположенияпредприятия.

Метрологические службы предприятий могут бытьаккредитованы на право поверки и (или) калибровки средств измерений.

1.3 Основные требования к метрологическому обеспечению измерений и испытаний

Требования международного стандарта ISO 10012:2003 «Системы менеджмента качества. Требования к измерительным процессам и измерительному оборудованию»

Определения.

- Калибровка средства измерений (калибровочные работы) - совокупность операций, выполняемых с целью определения и подтверждения действительных значений метрологических характеристик и (или) пригодности к применению средства измерений, не подлежащего государственному метрологическому контролю и надзору.

- Средства калибровки - эталоны, установки и другие средства измерений, применяемые при калибровке в соответствии с установленными правилами.

- Качество калибровки средств измерений - совокупность характеристик калибровки, обусловливающих соответствие методов, средств и условий предъявляемым требованиям, установленным в нормативных документах по калибровке.

- Руководство по качеству организации и выполнения калибровочных работ (далее Руководство по качеству) - документ, устанавливающий цели, методы и процедуры, позволяющие метрологической службе решать задачи, определяемые Положением о метрологической службе.

Требования к выполнению калибровочных работ.

Требования к выполнению аккредитованной метрологической службой калибровочных работ устанавливаются "Руководством по качеству организации и выполнения калибровочных работ".

Руководство по качеству должно предусматривать следующие разделы:

- Политика в области качества.

- Цель. Главной целью политики в области качества является обеспечение выполнения требований к качеству калибровки средств измерений.

Организация. Устанавливаются полномочия и взаимодействие персонала, руководящего, выполняющего и контролирующего обеспечение качества калибровочных работ.

Ресурсы. Для достижения поставленной цели используются следующие ресурсы:

- средства калибровки, обеспечивающие передачу размеров единиц калибруемым средствам измерений от государственных эталонов;

- нормативные документы, регламентирующие организацию и проведение калибровочных работ;

- помещения, отвечающие соответствующим требованиям;

- персонал.

Область деятельности (область аккредитации).

Область деятельности метрологической службы по проведению калибровочных работ должна соответствовать области аккредитации, заявленной для получения аттестата аккредитации на право проведения калибровочных работ.

Средства калибровки.

Метрологическая служба должна иметь средства калибровки, отвечающие требованиям НД по калибровке и соответствующие области аккредитации.

Средства калибровки должны обеспечивать передачу размеров единиц средствам измерений от соответствующих государственных эталонов.

Средства калибровки должны иметь действующие свидетельства о поверке.

Средства калибровки должны содержаться в условиях, обеспечивающих их сохранность и защиту от повреждений и преждевременного износа. Для средств калибровки, требующих периодического обслуживания, организацией, аккредитовавшей метрологическую службу, утверждаются инструкции и графики по техническому обслуживанию, а также графики поверок.

Каждая единица средств калибровки должна иметь свидетельство о поверке или оттиск поверительного клейма и быть учтена.

Учетный документ на каждую единицу средства калибровки должен включать следующие сведения:

- наименование;

- предприятие-изготовитель (фирма), тип (марка), заводской и инвентарный номер;

- даты изготовления, получения, ввода в эксплуатацию;

- данные о неисправностях, ремонтах и техобслуживании;

- дату последней поверки и протоколы поверки;

- межповерочный интервал.

Ответственные за состояние средств калибровки назначаются руководителем метрологической службы.

Ответственные за состояние средств калибровки:

- составляют и контролируют выполнение графиков профилактического осмотра, технического обслуживания и ремонта средств калибровки;

- ведут журналы учета средств калибровки;

- хранят и выдают персоналу инструкции по эксплуатации и техническому обслуживанию средств калибровки;

- составляют и контролируют выполнение графиков поверки средств калибровки;

- осуществляют поверку или представляют в другие организации (предприятия), имеющие право поверки соответствующих средств калибровки;

- дают указания персоналу в тех случаях, когда средства калибровки работают в режиме перегрузки или неправильно эксплуатируются.

Документация на калибровку.

Метрологическая служба должна иметь актуализированную документацию, включающую:

- документы, устанавливающие технические требования к средствам калибровки и средствам измерений, относящимся к области аккредитации;

- НД на калибровку;

- эксплуатационную документацию на применяемые средства калибровки;

- документы, определяющие порядок учета и хранения информации и результатов калибровки (протоколы, рабочие журналы, отчеты и т.п.);

- сведения о ресурсах метрологической службы;

- документ, определяющий область аккредитации.

1.4 PH-метр промышленный КВАРЦ - PH/2 ИУ - 36 в соответствии требованиям ТУ4215-008-27428832-01

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

- pH-метр обеспечивает измерение значения PH контролируемой среды, приведенного к температуре +25 °C (в дальнейшем приведенного значения PH). Приведение к температуре +25 °C осуществляется с учетом температурных зависимостей характеристик электродной системы pH-метра и с учетом типовых температурных зависимостей значения PH контролируемой среды.

- Диапазон показаний pH-метра - от 0 ед.PH до 14 ед.PH.

Диапазон измерения приведенного значения PH контролируемой среды pH-метра - от 1 ед.PH до 12 ед.PH. Указанный диапазон измерения

обеспечивается при калибровке pH-метра по пяти образцовым буферным растворам по ГОСТ 8.134-98 со значениями:

- 1,67 ед.PH,

- 3,55 ед.PH или 4,00 ед.PH,

- 6,86 ед.PH или 7,41 ед.PH,

- 9,18 ед.PH или 10,0 ед.PH,

- 12,4 ед.PH.



1.5 Характеристика типовой метрологической лаборатории на производстве

Специалисты метрологической службы должны иметь профессиональную подготовку и опыт калибровки (поверки) средств измерений в заявленной области аккредитации. Для каждого специалиста должны устанавливаться функции, обязанности, права и ответственность, требования к образованию, техническим знаниям и опыту работы.

Помещения должны соответствовать по производственной площади, состоянию и обеспечиваемым в них условиях (температура, влажность, чистота воздуха, освещенность, звуко- и виброизоляция, защита от излучений магнитного, электрического и других физических полей, снабжение электроэнергией, водой, воздухом, теплом, хладагентом и т.п.) требованиям применяемых НД по калибровке, санитарным нормам и правилам, требованиям безопасности труда и охраны окружающей среды и общим требованиям ГОСТ 8.395-80. "ГСИ. Нормальные условия измерений при поверке. Общие требования".



2. Обеспечение единства измерений

2.1 Единицы измерения и эталоны физической величины

Эталоны (исходные для страны и подчиненные им) создают для воспроизведения и (или) хранения единиц физических величин (далее - единиц) и передачи их размера средствам измерений, применяемым в стране с целью обеспечения единства измерений.

Основаниями для создания исходных эталонов являются:

- широкое распространение образцовых и рабочих средств измерений, градуированных в данных единицах;

- целесообразность воспроизведения единицы в одном органе государственной метрологической службы;

- техническая возможность создания эталона и передачи размера единицы, воспроизводимой им, с необходимой точностью.

Основанием для создания подчиненных эталонов является целесообразность:

- предохранения исходного эталона от преждевременного износа;

- наиболее рациональной организации поверочных работ;

- обеспечения сличений эталонов;

- контроля за неизменностью размера единицы, воспроизводимой исходным эталоном.

При помощи эталона воспроизводят и (или) хранят одну единицу или несколько взаимосвязанных единиц.

Порядок разработки, утверждения, регистрации, хранения и применения эталонов установлен ГОСТ 8.372-80.

Передачу размеров единиц от эталонов следует производить в соответствии с поверочными схемами, требования к которым установлены ГОСТ 8.061-80.

Буферными называют растворы, рН которых практически не изменяется от добавления к ним небольших количеств сильной кислоты или щелочи, а также при разведении. Простейший буферный раствор - это смесь слабой кислоты и соли, имеющей с этой кислотой общий анион (например, смесь уксусной кислоты СН3СООН и ацетата натрия СН3СООNa), либо смесь слабого основания и соли, имеющей с этим основанием общий катион (например, смесь гидроксида аммония NH4OH с хлоридом аммония NH4Cl)

2.1.1 Государственный первичный эталон

Государственный первичный эталон шкалы рН состоит из комплекса следующих средств измерений:

- измерительной установки, включающей в себя комплект электрохимических ячеек без переноса с водородными и хлорсеребряными электродами;

- реперного буферного раствора (раствора гидрофталата калия с моляльностью 0,05 моль/кг), которому по результатам измерений в ячейках без переноса присваивают соответствующие значения рН;

- набора эталонных буферных растворов, предназначенных для международных сличений, которым по результатам измерений в ячейках без переноса присваивают соответствующие значения рН.

Диапазон значений рН, воспроизводимый для государственного первичного эталона шкалы рН, составляет 3,547 - 10,317 в интервале температур от 0 до 95 °С.

Государственный первичный эталон шкалы рН обеспечивает воспроизведение значений рН со средним квадратическим отклонением (S)результата измерений при 5 независимых измерениях, не превышающим:

0,001 - при температуре 25 °С;

0,002 - в интервале температур от 0 до 60 °С, кроме температуры 25 °С;

0,003 - в интервале температур от 60 до 95 °С.

Неисключенная систематическая погрешность (И) не должна превышать:

0,002 - при температуре 25 °С;

0,003 - в интервале температур от 0 до 60 °С, кроме температуры 25 °С;

0,005 - в интервале температур от 60 до 95 °С.

Государственный первичный эталон шкалы рН передает от реперного буферного раствора значения рН рабочим эталонам методом косвенных измерений в электрохимических ячейках с жидкостным соединением.

2.1.2 Рабочие эталоны

Рабочие эталоны рН 0 разряда

В состав рабочих эталонов рН 0 разряда входят:

- измерительная установка, включающая в себя электрохимическую ячейку с жидкостным соединением;

- 16 буферных растворов (рабочие эталоны рН 0 разряда), воспроизводящих шкалу рН в диапазоне от 1 до 14 в интервале температур от 0 до 95 °С.

Доверительные границы абсолютной погрешности (д) рабочих эталонов рН 0 разряда при доверительной вероятности 0,95 не должны превышать:

0,003 рН - при температуре 25 °С;

0,005 рН - в интервале температур от 0 до 60 °С, кроме температуры 25 °С;

0,009 рН - в интервале температур от 60 до 95 °С.

Рабочие эталоны рН 0 разряда применяют для передачи шкалы рН рабочим эталонам 1-го разряда непосредственным сличением в дифференциально-потенциометрической ячейке и для поверки эталонных рН-метров 1-го разряда методом прямых измерений.

Рабочие эталоны рН 1-го разряда

В состав рабочих эталонов рН 1-го разряда входят:

- дифференциально-потенциометрическая ячейка с водородными электродами и 16 буферных растворов (рабочих эталонов рН 1-го разряда), воспроизводящих шкалу рН в диапазоне от 1 до 14 в интервале температур от 0 до 95 °С;

- эталонные рН-метры 1-го разряда с диапазоном измерений от 1 до 14 рН.

Примечание - В эталонных рН-метрах 1-го разряда в качестве измерительного электрода используют водородный электрод.

Доверительные границы абсолютной погрешности рабочих эталонов рН 1-го разряда при доверительной вероятности 0,95 не должны превышать:

0,004 рН - при температуре 25 °С;

0,006 рН - в интервале температур от 0 до 60 °С, кроме температуры 25 °С;

0,010 рН - в интервале температур от 60 до 95 °С.

16 буферных растворов (рабочие эталоны рН 1-го разряда) применяют для поверки эталонных рН-метров 2-го разряда и рабочих рН-метров методом прямых измерений.

Эталонные рН-метры 1-го разряда применяют для поверки буферных растворов - рабочих эталонов рН 2-го и 3-го разрядов, а также электродов сравнения 2-го разряда методом прямых измерений.

Рабочие эталоны рН 2-го разряда

В качестве рабочих эталонов рН 2-го разряда применяют:

- 16 буферных растворов (рабочие эталоны рН 1-го разряда), воспроизводящих шкалу рН в диапазоне от 1 до 14 в интервале температур от 0 до 95 °С;

- эталонные рН-метры 2-го разряда с диапазоном измерений от 0 до 14 рН;

- электроды сравнения 2-го разряда.

Доверительные границы абсолютной погрешности рабочих эталонов рН 2-го разряда и эталонных рН-метров 2-го разряда при доверительной вероятности 0,95 составляют 0,01 рН, электродов сравнения (образцовых) 2-го разряда - 0,5 мВ в интервале температур от 0 до 95 °С.

Примечание - Для электродов сравнения (образцовых) 2-го разряда за доверительные границы абсолютной погрешности принимают нестабильность потенциала (ГОСТ 17792).

16 буферных растворов (рабочие эталоны рН 2-го разряда) применяют для поверки эталонных рН-метров 3-го разряда и рабочих рН-метров методом прямых измерений.

Эталонные рН-метры и электроды сравнения 2-го разряда применяют для поверки буферных растворов - рабочих эталонов 3-го разряда методом прямых измерений.

Электроды сравнения 2-го разряда применяют также для поверки вспомогательных электродов сличением при помощи компаратора.

Рабочие эталоны 3-го разряда

В качестве рабочих эталонов рН 3-го разряда применяют:

- 16 буферных растворов (рабочие эталоны рН 3-го разряда), воспроизводящих шкалу рН в диапазоне от 1 до 14 в интервале температур от 0 до 95 °С;

- эталонные рН-метры 3-го разряда с диапазоном измерений от 0 до 14 рН.

Доверительные границы абсолютной погрешности рабочих эталонов рН 3-го разряда и эталонных рН-метров 3-го разряда при доверительной вероятности 0,95 составляют 0,03 рН в интервале температур от 0 до 95 °С.

16 буферных растворов (рабочие эталоны рН 3-го разряда) применяют для поверки рабочих рН-метров и измерительных электродов методом прямых измерений.



2.2 Поверка средств измерения

2.2.1 Организация и порядок проведения поверки.

Поверка средств измерений - совокупность операций, выполняемых органами Государственной метрологической службы (другими уполномоченными органами, организациями) с целью определения и подтверждения соответствия средств измерений установленным техническим требованиям.

Средства измерений, подлежащие государственному метрологическому контролю и надзору, подвергаются поверке органами Государственной метрологической службы при выпуске из производства или ремонта, при ввозе по импорту и эксплуатации.

Эталоны органов Государственной метрологической службы, а также средства измерений, ими не поверяемые, подвергаются поверке государственными научными метрологическими центрами.

По решению Госстандарта России право поверки средств измерений может быть предоставлено аккредитованным метрологическим службам юридических лиц. Деятельность этих метрологических служб осуществляется в соответствии с действующим законодательством и нормативными документами пообеспечению единства измерений Госстандарта России.

Поверочная деятельность, осуществляемая аккредитованными метрологическими службами юридических лиц, контролируется органами Государственной метрологической службы по месту расположения этих юридических лиц.

Поверка средств измерений осуществляется физическим лицом, аттестованным в качестве поверителя в порядке, устанавливаемом Госстандартом России.

Поверка производится в соответствии с нормативными документами, утверждаемыми по результатам испытаний по утверждению типа средства измерений.

Результатом поверки является подтверждение пригодности средства измерений к применению или признание средства измерений непригодным к применению.

Если средство измерений по результатам поверки признано пригодным к применению, то на него или техническую документацию наносится оттиск поверительного клейма или выдается "Свидетельство о поверке".

Если средство измерений по результатам поверки признано непригодным к применению, оттиск поверительного клейма гасится, "Свидетельство о поверке" аннулируется, выписывается "Извещение о непригодности" или делается соответствующая запись в технической документации.

Ответственность за ненадлежащее выполнение поверочных работ и несоблюдение требований соответствующих нормативных документов несет орган Государственной метрологической службы или юридическое лицо, метрологической службой которого выполнены поверочные работы.

При выполнении поверочных работ на территории отдельного региона с выездом на место эксплуатации средств измерений орган исполнительной власти этого региона обязан оказывать поверителям содействие, в том числе:предоставлять им соответствующие помещения;обеспечивать их соответствующим персоналом и транспортом;извещать всех владельцев и пользователей средств измерений о времени поверки.

Средства измерений подвергают первичной, периодической, внеочередной и инспекционной поверке.

Первичной поверке подлежат средства измерений утвержденных типов при выпуске из производства и ремонта, при ввозе по импорту.

Первичной поверке могут не подвергаться средства измерений при ввозе по импорту на основании заключенных международных соглашений (договоров) о признании результатов поверки, произведенной в зарубежных странах.

Первичной поверке подлежит, как правило, каждый экземпляр средств измерений.

Допускается выборочная поверка.

Первичную поверку органы Государственной метрологической службы могут производить на контрольно-поверочных пунктах, организуемых юридическими лицами, выпускающими и ремонтирующими средства измерений.

Периодической поверке подлежат средства измерений, находящиеся в эксплуатации или на хранении, через определенные межповерочные интервалы.

Конкретные перечни средств измерений, подлежащих поверке, составляют юридические и физические лица - владельцы средств измерений.

Перечни средств измерений, подлежащих поверке, направляют в органы Государственной метрологической службы.

Органы Государственной метрологической службы в процессе осуществления государственного надзора за соблюдением метрологических правил и норм контролируют правильность составления перечней средств измерений, подлежащих поверке.

Периодическую поверку должен проходить каждый экземпляр средств измерений. Периодической поверке могут не подвергаться средства измерений, находящиеся на длительном хранении. Периодическую поверку средств измерений, предназначенных для измерений (воспроизведения) нескольких величин или имеющих несколько диапазонов измерений, но используемых для измерений (воспроизведения) меньшего числа величин или на меньшем числе диапазонов измерений, допускается на основании решения главного метролога или руководителя юридического лица производить только по тем требованиям нормативных документов по поверке, которые определяют пригодность средств измерений для применяемого числа величии и применяемых диапазонов измерений.

Соответствующая запись должна быть сделана в эксплуатационных документах.

Результаты периодической поверки действительны в течение межповерочного интервала.

Первый межповерочный интервал устанавливается при утверждении типа. Органы Государственной метрологической службы и юридические лица обязаны вести учет результатов периодических поверок и разрабатывать рекомендации по корректировке межповерочных интервалов с учетом специфики их применения.

Корректировка межповерочных интервалов проводится органом Государственной метрологической службы по согласованию с метрологической службой юридического лица.

В тех случаях, когда согласие сторон не достигнуто, результаты исследований, позволяющие вынести заключение об изменении межповерочных интервалов, передаются в государственные научные метрологические центры, которые дают соответствующее заключение.

Периодическая поверка может производиться на территории пользователя, органа Государственной метрологической службы или юридического лица, аккредитованного на право поверки.

Место поверки выбирает пользователь средств измерений, исходя из экономических факторов и возможности транспортировки поверяемых средств измерений и эталонов.

Средства измерений должны представляться на поверку по требованию органа Государственной метрологической службы расконсервированными, вместе с техническим описанием, инструкцией по эксплуатации, методикой поверки, паспортом или свидетельством о последней поверке, а также необходимыми комплектующими устройствами.

Внеочередную поверку производят при эксплуатации (хранении) средств измерений при:

- повреждении знака поверительного клейма, а также в случае утраты свидетельства о поверке;

- вводе в эксплуатацию средств измерений после длительного хранения (более одного межповерочного интервала);

- проведении повторной юстировки или настройки, известном или предполагаемом ударном воздействии на средство измерений или неудовлетворительной работе прибора.

Инспекционную поверку производят для выявления пригодности к применению средств измерений при осуществлении государственного метрологического надзора.

Инспекционную поверку можно производить не в полном объеме, предусмотренном методикой поверки.

Результаты инспекционной поверки отражают в акте проверки.

Инспекционную поверку производят в присутствии представителя проверяемого юридического или физического лица.

2.2.2 Порядок представления средств измерений на поверку в органы Государственной метрологической службы

Юридические и физические лица, выпускающие средства измерений из производства или ремонта, ввозящие средства измерений и использующие их в целях эксплуатации, проката или продажи, обязаны своевременно представлять средства измерений на поверку.

Органы Государственной метрологической службы осуществляют поверку средств измерений на основании графиков поверки, составляемых юридическими и физическими лицами.

Графики поверки составляются на срок, устанавливаемый владельцами средств измерений.

Сроки представления графиков поверки устанавливают органы Государственной метрологической службы.

Графики поверки могут быть скорректированы в зависимости от изменения номенклатуры и количества средств измерений.

Графики поверки направляются в орган Государственной метрологической службы, на обслуживаемой территории которого находятся владельцы средств измерений. Графики поверки составляются в трех экземплярах.

В течение 10 дней с момента поступления графиков поверки средств измерений орган Государственной метрологической службы проводит их рассмотрение.

Порядок рассмотрения и согласования графиков поверки устанавливает руководитель органа Государственной метрологической службы.

При рассмотрении графиков поверки определяют средства измерений, поверка которых проводится в органе Государственной метрологической службы.

Данные средства измерений отмечаются в третьем экземпляре, который возвращается для сведения Заявителю.

В ответе могут быть указаны другие органы Государственной метрологической службы или юридические лица, которые могут обеспечить поверку средств измерений, не обеспеченных поверкой в данном органе Государственной метрологической службы.

Заявитель повторно направляет графики поверки в другой орган Государственной метрологической службы или юридическое лицо по своему выбору, который их согласовывает.

При согласовании графиков поверки проверяют полноту информации о средствах измерений, представляемых на поверку, уточняют место, сроки, объем поверки, а также оплату.

Первый экземпляр согласованных графиков поверки и подписанных руководителем органа Государственной метрологической службы направляется Заявителю.

Доставку средств измерений на поверку обеспечивают юридические и физические лица - владельцы средств измерений.

Средства измерений сдаются на поверку в органы Государственной метрологической службы под расписку.

Ответственность засохранность средств измерений несет орган Государственной метрологической службы в соответствии с действующим законодательством.

2.3 Требования к выполнению калибровочных работ

Калибровка pH-метра

Калибровка pH-метра является обязательной процедурой настройки параметров pH-метрас конкретной электродной системой по образцовым буферным растворам.

Калибровка pH-метра обязательно производится при первом включении pH-метра с новойэлектродной системой, при смене хотя бы одного электрода, входящего в состав электродной системы, после перерыва в работе pH-метра на срок более 48 часов и не реже одного раза в 14 суток при эксплуатации.

Также калибровка pH-метра должна производиться после ремонта или технического обслуживанияpH-метра или чистки электродов.

Для последующего применения pH-метра для измерения приведенного значения PH контролируемой среды в диапазоне измерения от 1 ед.PH до 12 ед.PH необходимо производить калибровку pH-метра по пяти образцовым буферным растворам по ГОСТ 8.134-98 со значениями:

- 1,67 ед.PH,

- 3,55 ед.PH или 4,00 ед.PH,

- 6,86 ед.PH или 7,41 ед.PH,

- 9,18 ед.PH или 10,0 ед.PH,

- 12,4 ед.PH.

Если по условиям конкретного применения pH-метра достаточен более узкий диапазон измерения, допускается калибровать pH-метр по меньшему количеству образцовых буферных растворов из числа вышеперечисленных вплоть до калибровки по одному образцовому буферному раствору.

Калибровку pH-метра по двум или более образцовым буферным растворам необходимо производить при первом включении pH-метра с новой электродной системой, при смене хотя бы одного электрода, входящего в состав электродной системы pH-метра, после ремонта или технического обслуживания pH-метра или чистки электродов, после перерыва в работе pH-метра на срок более 14 суток и не реже одного раза в 90 суток при эксплуатации.

Калибровка pH-метра по одному буферному раствору допускается после перерыва в работе pH-метрана срок до 14 суток и не реже одного раза в 14 суток при эксплуатации.

Например, при изменении PH контролируемой среды в диапазоне от 8 до 10 ед.PH допускается калибровкаpH-метра по образцовому буферному раствору со значением 9,18 ед.PH не реже одного раза в 14 суток, но один раз в 90 суток необходима калибровка по двум буферным растворам.

Образцовые буферные растворы для калибровки рекомендуется выбирать наиболее близкие киспользуемому диапазону изменения PH контролируемой среды, но так, чтобы разность их значений была не менее 1 ед.PH. В приведенном выше примере один раз в 90 суток следует производить калибровку по образцовым буферным растворам со значениями 6,86 ед.PH и 9,18 ед.PH.

Средства калибровки

При проведении калибровки (поверки) должны применяться следующие средства измерений ипринадлежности:

- образцовые буферные растворы по ГОСТ 8.134-98 со значениями:

· 1,67 ед.PH - 150 мл;

· 3,55 ед.PH - 150 мл;

· 6,86 ед.PH - 150 мл;

· 9,18 ед.PH - 150 мл.

- термометр ртутный стеклянный лабораторный, с ценой деления 0,1°C и диапазоном измерения(0-50)°C, например ТЛ-4 по ГОСТ 215;

- 50 мл раствора соляной кислоты HCl концентрацией 0,05 - 0,1 моль на литр;

- 0,5 литра дистиллированной pH-метр (обессоленной) воды;

- несколько листков фильтровальной бумаги;

- три химических стакана, емкостью 150-250 мл;

- миллиамперметр постоянного тока с диапазонами измерения (0-5) мА или (0-10) мА и (0-20) мА или (0-100) мА, класса точности 0,5;

Допускается применение средств измерений других типов с метрологическими характеристикамине хуже вышеуказанных.

Оформление результатов калибровки

Результаты калибровки pH-метра заносятся в протокол, который хранится в организации, проводившей поверку, до срока следующей калибровки.

Результат калибровки считается положительным и pH-метр признается пригодным к применению, если pH-метр удовлетворяет всем требованиям настоящей методики. Положительный результат калибровки оформляется выдачей сертификата установленной формы или оттиском калибровочного знака (поверительного клейма). Сертификат удостоверяется печатью предприятия, метрологическая служба которого произвела калибровку или калибровочным знаком (поверительным клеймом).

Если pH-метр по результатам калибровки признан непригодным к применению, оттиск калибровочного знака (поверительного клейма) гасится, сертификат аннулируется и выдается извещение о непригодности pH-метра к применению. При этом выпуск pH-метра в обращение и его применение запрещается.

2.4 Поверочные схемы измерения

Поверочная схема для средств измерений -- нормативный документ, устанавливающий соподчинение средств измерений, участвующих в передаче размера единицы от эталона рабочим средствам измерений (с указанием методов и погрешности при передаче). Различают государственные и локальные поверочные схемы, ранее существовали также ведомственные ПВ.

· Государственная поверочная схема распространяется на все средства измерений данной физической величины, применяемые в стране, например, на средства измерений электрического напряжения в определённом диапазоне частот. Устанавливая многоступенчатый порядок передачи размера единицы ФВ от государственного эталона, требования к средствам и методам поверки, государственная поверочная схема представляет собой структуру метрологического обеспечения определённого вида измерений в стране. Эти схемы разрабатываются главными центрами эталонов и оформляются одним ГОСТом ГСИ.

· Локальные поверочные схемы распространяются на средства измерений, подлежащие поверке в данном метрологическом подразделении на предприятии, имеющем право поверки средств измерений, и оформляются в виде стандарта предприятия. Ведомственные и локальные поверочные схемы не должны противоречить государственным ,и должны учитывать их требования применительно к специфике конкретного предприятия.

· Ведомственная поверочная схема разрабатывается органом ведомственной метрологической службы, согласовывается с главным центром эталонов - разработчиком государственной поверочной схемы средств измерений данной ФВ и распространяется только на средства измерений, подлежащие внутриведомственной поверке.



3. Стандартизация измерений

3.1 Описание физического эффекта, лежащего в основе измерения, и датчика, используемого для измерений

Принцип действия pH-метра основан на измерении э.д.с. электродной системы, пропорциональной активности ионовводорода в растворе.

В pH-метре использован ряд методических и схемотехнических приемов,позволяющих проводить измерение э.д.с. с высокойточностью вне зависимости от наличия внешних электростатических и электромагнитных помех при любых (в том числе малых) значениях УЭП контролируемой среды, вплоть до теоретически чистой воды.

3.2 Состав стандартов в области измерений параметров и физических величин

ГОСТ 16263-70 Метрология. Термины и определения.

ГОСТ 8.395-80 ГСИ. Нормальные условия измерений при поверке. Общие требования.

ОСТ 45.143-99 Требования к построению, изложению, оформлению и содержани.

ОСТ 45.88-96 Отраслевая система стандартизации. Порядок разработки руководящих документов отрасли.

ОСТ 45.89-96 Отраслевая система стандартизации. Порядок издания (переиздания) и распространения стандартов отрасли и изменений к ним.

3.3 Выбор методаизмерения pH

Для определения величины pH существуют два основных метода: колориметрический и потенциометрический.

Колориметрический метод основан на изменении окраски индикатора, добавленного к исследуемому раствору, в зависимости от величины pH. Этот метод недостаточно точен, требует введения солевых и температурных поправок, дает значительную погрешность при очень малой минерализации исследуемой воды (менее 30 мг/л) и при определении pH окрашенных и мутных вод. Метод нельзя применять для вод, содержащих сильные окислители или восстановители. Используется обычно в экспедиционных условиях и для ориентировочных определений.

Потенциометрический метод намного точнее, лишен в значительной мере всех перечисленных недостатков, но требует оборудования лабораторий специальными приборами - pH-метрами. Потенциометрический метод основан на измерении ЭДС электродной системы, состоящей из индикаторного электрода и электрода сравнения. Электрод сравнения иногда называют вспомогательным электродом.

3.4 Анализ погрешности измерения выбранным прибором

Рабочие средства измерений

В качестве рабочих средств измерений применяют:

- рН-метры с диапазоном измерений от 0 до 14 рН;

- измерительные электроды с диапазоном измерений от 0 до 14 рН;

- вспомогательные электроды;

- измерительные преобразователи рН-метров.

Пределы допускаемых абсолютных погрешностей (D) рН-метров составляют от 0,01 до 0,5 рН, измерительных электродов - от 0,01 до 0,2 рН, вспомогательных электродов - 3 мВ, измерительных преобразователей рН-метров - от 0,06 до 9 мВ.



4. Обработка результатов измерений и запись результата в стандартной форме

Общие сведения: Важнейшим результатом в истории развития метрологии было установление основного постулата, который заключается в том, что отсчет в результате измерения является случайным числом. На этом постулате основываются все измерения в любых областях и, в целом, метрология. Случайность значения измерений величины заключается в том, что отсчет берется с той или иной погрешностью относительно истинной величины, которое не зависит от средств нашего познания и является абсолютной истиной, к которой стремятся, пытаясь выразить ее в виде числовых значений. На практике это абстрактное значение приходится заменять действительным значением физической величины. Другими словами, результат измерения - это приближенная оценка истинной величины. Действительное значение отличается от истинного только погрешностью: случайной, систематической, прогрессирующей и грубой (промахом). Присутствие случайных погрешностей (неизбежных) легко обнаруживается в результате разброса (рассеивания) результатов повторных измерений относительно некоторого значения. Они неизбежны и неустранимы. Однако рассеивание результатов измерений всегда имеет закономерный (не хаотичный) характер. В настоящее время известны 219 закономерных распределений погрешностей при различных видах измерениях линейных, массовых, электрических и других величин. Но наиболее известны распределения нормальные (Гауссовские), равновероятные, треугольные, экспоненциальные, семейство Стьюдента, дискретные двузначные, арксинусоидальные, Релея и другие. Данные распределения относятся к плотности вероятности (частоте) выпадения случайной величины (погрешности), т.е. к пределу отношения вероятности попадания случайной величины Х в некоторый интервал к величине этого интервала при его неограниченном уменьшении, т.е. при его стремлении к нулю. Широкое распространение нормальных распределений объясняется центральной предельной теоремы теории вероятности, существо которой заключается в равнозначности действия большого числа независимых факторов при формировании результата измерения.

Математические уравнения распределений погрешностей (случайных величин) описываются целым рядом числовых характеристик, наиболее значимыми из которых являются :

а) математические ожидания -

М(x) =

б) дисперсия -

D =

в) среднее квадратичное отклонение -

у =

Математическое ожидание представляет собой величину, вокруг которой группируются значения случайной величины. Аналогом М (х), т.е. его приближенной оценкой, является эмпирическое среднее Х или Х ср.

Дисперсия D характеризует степень разброса результатов измерений (погрешностей). Аналогом (приближенной оценкой) D является эмпирическая дисперсия S. В метрологии в качестве меры рассеивания используют среднее квадратическое отклонение. Аналогом у в экспериментах выступает эмпирическое среднее квадратичное отклонение S. Расчет эмпирических характеристик по результатам измерений.

При небольшом числе измерений ( n< 25) эмпирические характеристики

(приближенные оценки) определяют по формулам :

оценка среднего арифметического -

= ;

оценка дисперсии -

S² =.

При большом числе измерений (n> 25 ) диапазон разброса результатов измерений (от Х_min до Х_max ) разбивают на ряд равных интервалов и производят подсчет частот m_i (число результатов измерений), попадающих в соответствующий интервал.

Эмпирические характеристики рассчитывают по формулам :

а) среднее арифметическое

= ;

б) дисперсия

...