Средства измерений или испытательное оборудование. Отличие. Достоинства и недостатки

Введение

В метрологии и контроле качества часто возникает путаница между понятиями "средства измерений" и "испытательное оборудование". Несмотря на то, что оба термина используют в технической сфере и оба задействованы в получении данных о продукции, они имеют принципиально различное назначение и функции. Правильное понимание различий критически важно для обеспечения безопасности, качества и соответствия нормативным требованиям.

Определение средств измерений

Средство измерений (СИ) — согласно ГОСТ Р 8.674-2009 "Государственная система обеспечения единства измерений"[1], это техническое средство, предназначенное для измерений, обеспечивающее получение информации о значении физической величины в установленном диапазоне.

Средства измерений предназначены для получения и передачи информации в цифровом или аналоговом виде о значении измеряемой величины. Примерами служат линейки и штангенциркули для измерения длины, вольтметры и амперметры для измерения электрических величин, весы для измерения массы, термометры для измерения температуры, микроскопы и специализированные датчики.

Ключевой характеристикой средства измерений является то, что оно предоставляет количественные данные в виде числовых значений, которые могут быть прямо сравнены с нормативными требованиями.

Определение испытательного оборудования

Испытательное оборудование (ИО) — согласно ГОСТ Р 8.568-2017 "ГСИ. Аттестация испытательного оборудования. Основные положения"[2], это техническое устройство для воспроизведения условий испытаний.

Испытательное оборудование предназначено не для получения данных, а для создания необходимых условий, при которых могут быть проведены испытания. Примерами служат климатические камеры для воспроизведения температуры и влажности, сушильные шкафы для термической обработки образцов, машины испытаний для создания механических нагрузок, установки для воспроизведения давления, виброускорений, камеры испытания на соляной туман для оценки коррозионной стойкости.

Важно отметить, что испытательное оборудование может включать в свой состав средства контроля параметров (датчики, индикаторы), но его основная функция — создание и поддержание заданных условий испытания.

Достоинства средств измерений

1. Простота использования — большинство средств измерений просты в применении.
2. Получение прямых результатов — средства измерений непосредственно выдают численные значения.
3. Стандартизированность — хорошо нормированы государственными стандартами.
4. Компактность и мобильность — большинство средств измерений относительно компактны и могут быть легко перенесены.
5. Экономичность — многие средства измерений доступны по цене и имеют длительный срок службы.
6. Возможность калибровки — все средства измерений могут быть откалиброваны и поверены.

Недостатки средств измерений

1. Наличие погрешностей — даже лучшие средства измерений имеют определённую инструментальную погрешность.
2. Требование регулярной поверки — для обеспечения метрологической функциональности требуется периодическая поверка.
3. Влияние условий окружающей среды — большинство средств измерений чувствительны к температуре, влажности, вибрациям.
4. Ограниченный диапазон измерений — каждое средство измерений предназначено для определённого диапазона величин.
5. Эффект нагрузки — при измерении некоторых величин прибор может своим подключением изменить измеряемую величину.
6. Необходимость квалификации оператора — для получения точных результатов требуется правильное применение методики.

Достоинства испытательного оборудования

1. Воспроизведение реальных условий — позволяет моделировать реальные условия эксплуатации.
2. Комплексное тестирование — одна установка может воспроизводить сложные многофакторные условия.
3. Модульность и гибкость — многие системы позволяют комбинировать различные модули.
4. Автоматизация процесса — современное оборудование имеет встроенное программное обеспечение.
5. Высокая надёжность условий — стационарное оборудование обеспечивает стабильное поддержание параметров.
6. Внутренний контроль параметров — современное оборудование содержит встроенные датчики.

Недостатки испытательного оборудования

1. Требование обязательной аттестации — для использования требуется аттестация.
2. Сложность использования — требует специальной подготовки операторов.
3. Высокая стоимость — испытательное оборудование существенно дороже средств измерений.
4. Потребление ресурсов — часто требует значительных затрат электроэнергии.
5. Занимаемое пространство — большинство установок требуют отдельного помещения.
6. Необходимость регулярного обслуживания — требует периодического обслуживания и замены расходных материалов.
7. Влияние внешних факторов — может быть подвержено влиянию вибраций, колебаний питающего напряжения.

Сравнение средств измерений и испытательного оборудования

Табличное сравнение характеристик

Таблица 1. Сравнение основных характеристик средств измерений и испытательного оборудования

Практический пример: разрядно-диагностическое устройство аккумуляторов

Важным примером оборудования, которое может одновременно выполнять функции как средства измерений, так и испытательного оборудования, являются разрядно-диагностические устройства (РДУ) аккумуляторов. Эта двойственность назначения особенно актуальна для специалистов в области батарей и систем электропитания.

РДУ как средство измерений

Разрядно-диагностическое устройство работает в режиме средства измерений, когда оно проводит:

• Измерение остаточной ёмкости — определяет текущее количество электрической энергии, накопленной в аккумуляторе. Результат представляется в виде числового значения (ампер-часы, Ач или процент от номинальной ёмкости), который может быть непосредственно сравнен с требованиями стандартов.
• Измерение внутреннего сопротивления — определяет сопротивление элементов и соединений внутри аккумулятора, что позволяет оценить его техническое состояние.
• Измерение напряжения разомкнутой цепи (НРЦ) — регистрирует напряжение на клеммах аккумулятора без нагрузки.

В этом режиме РДУ функционирует как прибор, выдающий цифровые значения, которые оператор может непосредственно использовать для принятия решений о соответствии аккумулятора техническим требованиям. Результаты подлежат нормированию по точности в соответствии с требованиями к средствам измерений.

РДУ как испытательное оборудование

Разрядно-диагностическое устройство выполняет функции испытательного оборудования, когда оно проводит:

• Контролируемый разряд аккумулятора — воспроизводит заданный режим разряда (постоянный ток, постоянная мощность, переменная нагрузка) с целью оценки его поведения в реальных условиях эксплуатации. Оборудование создаёт и поддерживает определённые условия воздействия на аккумулятор.
• Циклические испытания — осуществляет повторяющиеся циклы заряда-разряда в заданных режимах, воспроизводя условия реальной эксплуатации и оценивая деградацию ёмкости.
• Испытание при повышенных или пониженных температурах — проводит контролируемый разряд при различных температурных условиях.
• Стрессовые испытания — воспроизводит экстремальные режимы работы (высокие токи разряда, глубокие разряды) для оценки надёжности и безопасности.

В этом режиме РДУ функционирует как установка, создающая и воспроизводящая определённые условия испытания, при которых аккумулятор подвергается контролируемому воздействию. Результатом работы является воспроизведение условий, а не получение одного числового значения.

Классификация в документации

При разработке методик испытаний и технической документации следует чётко определять, в каком режиме используется РДУ:

• При использовании для получения количественных данных о состоянии аккумулятора (остаточная ёмкость, внутреннее сопротивление) устройство классифицируется как средство измерений и должно подлежать поверке по ГОСТ Р 8.674-2009.
• При использовании для воспроизведения условий испытаний (контролируемый разряд, циклические испытания, испытание при различных температурах) устройство классифицируется как испытательное оборудование и должно подлежать аттестации по ГОСТ Р 8.568-2017.

В некоторых случаях один и тот же РДУ может использоваться в обоих режимах в различных методиках испытаний, и каждый режим требует соответствующей нормативной базы и периодической проверки (поверки или аттестации).

Такая двойственность назначения демонстрирует, что граница между средствами измерений и испытательным оборудованием порой является условной и зависит от конкретной задачи, решаемой оборудованием в контексте применяемой методики испытаний.

Заключение

Средства измерений и испытательное оборудование — это две различные категории технических средств, выполняющие взаимодополняющие, но принципиально разные функции в метрологической деятельности и контроле качества.

Средства измерений обеспечивают получение информации о значениях физических величин, предоставляя количественные результаты для сравнения с требованиями нормативных документов.

Испытательное оборудование обеспечивает создание условий, необходимых для проведения испытаний в соответствии с утверждённой методикой.

Правильное понимание различий между этими двумя категориями оборудования имеет критическое значение для организации лабораторной деятельности, планирования аттестации и поверки оборудования, разработки методик испытаний, обеспечения достоверности результатов испытаний и соответствия требованиям системы менеджмента качества.

Комплексный и интегрированный подход к использованию обоих типов средств обеспечивает получение точных, надёжных и воспроизводимых результатов, необходимых для контроля качества и безопасности продукции на высоком уровне.

Используемые материалы при подготовке статьи

1. ГОСТ Р 8.674-2009. Государственная система обеспечения единства измерений. Средства измерений. Классификация, основные положения.
2. ГОСТ Р 8.568-2017. ГСИ. Аттестация испытательного оборудования. Основные положения.
3. ГОСТ Р 8.1031-2024. Государственная система обеспечения единства измерений. Испытательное оборудование. Аттестация.
4. РМГ 29-2013. Рекомендации по межгосударственной стандартизации. Метрология. Основные термины и определения.
5. ГОСТ Р 50779.21-2004. Статистические методы. Правила и основные методы планирования и проведения статистического контроля по количественному признаку.
6. РМГ 34-2013. Рекомендации по межгосударственной стандартизации. Метрология. Нормативные методические документы по метрологии. Термины и определения.
7. ГОСТ 8.009-84. Государственная система обеспечения единства измерений. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений.
8. ГОСТ 8.004-84. Государственная система обеспечения единства измерений. Классы точности средств измерений.
9. ГОСТ Р 50779.10-2000. Статистические методы. Планирование и проведение статистического анализа качественных данных.