Калибровка и поверка весов: классы точности OIML, периодичность и требования

Таблица 1. Классы точности весов OIML и их характеристики

Таблица 2. Диапазоны дискретности и минимальный взвешиваемый вес

Таблица 3. Классы точности гирь и их применение

Таблица 4. Периодичность калибровки и поверки весов

Таблица 5. Критерии приемки калибровки по допустимой погрешности

Содержание статьи

• 1. Классы точности весов по OIML R 76-1
• 2. Диапазоны взвешивания и дискретность
• 3. Минимальный взвешиваемый вес и требования USP
• 4. Виды калибровки: внутренняя и внешняя
• 5. Классы точности эталонных гирь
• 6. Периодичность калибровки и поверки
• 7. Документация и критерии приемки результатов
• Часто задаваемые вопросы

1. Классы точности весов по OIML R 76-1

Международная организация законодательной метрологии разработала рекомендацию OIML R 76-1, которая легла в основу российского стандарта ГОСТ OIML R 76-1-2011. Этот документ устанавливает четыре класса точности для весов неавтоматического действия, каждый из которых определяет метрологические характеристики и область применения весового оборудования.

Специальный класс точности I

Весы специального класса представляют собой наиболее точное измерительное оборудование с поверочным интервалом от 0,001 мг до 50 мг. Эти приборы применяются в метрологических лабораториях для калибровки эталонных гирь класса E1 и E2, в научных исследованиях, требующих микроанализа, а также в фармацевтической промышленности для взвешивания активных фармацевтических субстанций. Минимальная нагрузка для весов класса I составляет 100 поверочных интервалов, что обеспечивает достаточный запас точности при взвешивании малых масс.

Высокий класс точности II

Весы высокого класса точности имеют поверочный интервал от 0,001 г до 100 г и число поверочных интервалов от 100 до 100000. Это наиболее распространенный класс для аналитических и прецизионных лабораторных весов. Такое оборудование используется в аналитических лабораториях химических и фармацевтических предприятий, научно-исследовательских институтах, контрольно-испытательных центрах. Минимальная нагрузка составляет 20 поверочных интервалов, однако для весов с числом интервалов менее 5000 требуется минимум 100 поверочных интервалов.

Средний класс точности III

Весы среднего класса точности являются универсальным измерительным оборудованием с поверочным интервалом от 0,1 г до 10 кг. Они применяются в торговле для коммерческих операций, на производственных предприятиях для контроля массы сырья и готовой продукции, в складском хозяйстве для учета товарно-материальных ценностей. Число поверочных интервалов для весов класса III составляет от 100 до 10000, а минимальная нагрузка равна 20 поверочным интервалам.

Обычный класс точности IIII

Весы обычного класса точности предназначены для грубого взвешивания с поверочным интервалом от 1 г и более. К этому классу относятся автомобильные, вагонные, крановые и бункерные весы. Минимальная нагрузка составляет всего 10 поверочных интервалов, что позволяет использовать такие весы для взвешивания грузов значительной массы с допустимой погрешностью.

2. Диапазоны взвешивания и дискретность

Дискретность весов, обозначаемая буквой d, представляет собой минимальное различимое изменение массы, которое способен зафиксировать прибор. Этот параметр напрямую влияет на точность измерений и определяет область применения весового оборудования. Дискретность не следует путать с ценой поверочного деления e, которая используется для классификации весов и проведения их метрологической аттестации.

Микроаналитические весы

Микроаналитические весы с дискретностью 0,0001 г способны регистрировать изменения массы в 0,1 мг. Такие приборы применяются в научных лабораториях для взвешивания микропроб, в химическом анализе для определения следовых количеств веществ, в фармацевтике для дозирования высокоактивных субстанций. Диапазон взвешивания микроаналитических весов обычно составляет от 0,01 г до 220 г, что обеспечивает оптимальное соотношение точности и максимальной нагрузки.

Аналитические весы

Аналитические весы с дискретностью 0,001 г являются стандартным оборудованием для большинства аналитических лабораторий. Они обеспечивают точность взвешивания до 1 мг в диапазоне от 0,1 г до 320 г. Такие весы используются для приготовления растворов заданной концентрации, взвешивания навесок для химического анализа, контроля качества лекарственных препаратов согласно требованиям фармакопей.

Прецизионные лабораторные весы

Весы с дискретностью 0,01 г применяются для прецизионного взвешивания в диапазоне от 1 г до 6200 г. Они находят применение в производственных лабораториях для контроля качества продукции, в учебных заведениях для проведения лабораторных работ, в медицинских учреждениях для приготовления лекарственных форм. Такие весы обеспечивают оптимальное сочетание точности и грузоподъемности для большинства лабораторных операций.

Технические весы

Технические весы с дискретностью 0,1 г и выше используются для взвешивания больших масс, где требования к точности не столь критичны. Диапазон взвешивания таких весов составляет от 10 г до 64 кг. Они применяются в производственных цехах, на складах, в лабораториях для предварительного взвешивания и приготовления крупных партий материалов.

3. Минимальный взвешиваемый вес и требования USP

Фармакопея США в общих статьях 41 и 1251 устанавливает строгие требования к взвешиванию на аналитических весах. Ключевым параметром является минимальный взвешиваемый вес, который определяется исходя из допустимой относительной погрешности взвешивания. Эти требования обеспечивают стабильно высокую точность результатов в фармацевтической промышленности и могут применяться в любых лабораториях, работающих по стандартам надлежащей производственной практики.

Концепция минимального веса

Минимальный взвешиваемый вес представляет собой наименьшую массу образца, которую можно взвесить на конкретных весах с заданной относительной погрешностью. Для аналитических процедур, где требуется точность взвешивания с относительной погрешностью не более 0,1 процента, минимальный вес рассчитывается по формуле, учитывающей стандартное отклонение показаний весов. Это требование гарантирует, что вклад погрешности весов в общую неопределенность аналитического результата будет пренебрежимо мал.

Определение минимального веса для разных классов весов

Для микроаналитических весов с дискретностью 0,0001 г минимальный взвешиваемый вес при требовании относительной погрешности 0,1 процента составляет около 0,01 г. Аналитические весы с дискретностью 0,001 г имеют минимальный вес 0,1 г, прецизионные весы с дискретностью 0,01 г – минимум 1 г. Технические весы с дискретностью 0,1 г должны использоваться для взвешивания масс не менее 10 г.

Квалификация весов по USP

Фармакопея США требует проведения квалификации установки и функционирования весов, которая включает проверку точности, повторяемости, линейности, эксцентричности и стабильности показаний. Эксплуатационная квалификация должна проводиться с использованием эталонных гирь, класс точности которых выбирается таким образом, чтобы их погрешность не превышала одной трети от допустимой погрешности весов. Периодичность квалификационных испытаний определяется на основе анализа рисков и может варьироваться от ежедневных проверок до ежемесячных или ежеквартальных испытаний.

Требования к рабочему диапазону

Весы должны быть откалиброваны в рабочем диапазоне, который охватывает типичные массы взвешиваемых образцов. Для аналитических весов рекомендуется проводить калибровку в трех точках: на уровне минимального взвешиваемого веса, в середине диапазона и при максимальной нагрузке. Это обеспечивает линейность показаний во всем рабочем диапазоне и позволяет выявить систематические погрешности весов.

4. Виды калибровки: внутренняя и внешняя

Калибровка весов представляет собой совокупность операций, выполняемых для определения действительных значений метрологических характеристик средств измерений. Существует два основных типа калибровки: внутренняя, использующая встроенный калибровочный груз, и внешняя, выполняемая с помощью внешних эталонных гирь. Выбор метода калибровки зависит от класса точности весов, условий эксплуатации и требований к точности взвешивания.

Внутренняя калибровка

Внутренняя калибровка основана на использовании встроенного в конструкцию весов эталонного груза, который автоматически размещается на весоизмерительном механизме при запуске процедуры калибровки. Основное преимущество этого метода заключается в простоте и удобстве использования – оператору достаточно нажать кнопку на панели управления весов, после чего прибор самостоятельно выполнит все необходимые регулировки. Внутренняя калибровка особенно важна для аналитических весов высокого класса точности, которые чувствительны к изменениям температуры, влажности и атмосферного давления.

Современные лабораторные весы могут быть оснащены автоматической внутренней калибровкой, которая запускается без участия оператора при обнаружении изменений внешних условий. Датчики температуры и других параметров окружающей среды постоянно контролируют условия работы весов, и при превышении установленных пороговых значений автоматически инициируется процедура калибровки. Это обеспечивает стабильную точность показаний в течение всего рабочего дня без необходимости постоянного контроля со стороны оператора.

Внешняя калибровка

Внешняя калибровка выполняется с использованием калибровочных гирь, класс точности которых должен соответствовать классу точности весов. Для калибровки весов высокого класса точности применяются гири класса E2 или F1, для весов среднего класса – гири класса F2 или M1. Масса калибровочной гири должна быть близка к максимальной нагрузке весов или составлять определенную долю от максимальной нагрузки, что позволяет проверить линейность показаний во всем рабочем диапазоне.

Процедура внешней калибровки включает размещение гири на грузоприемной платформе весов и сравнение показаний с известным номинальным значением массы гири. При обнаружении отклонения выполняется регулировка весов до достижения требуемой точности. Внешняя калибровка предпочтительна в случаях, когда необходима независимая проверка точности весов или когда встроенный калибровочный груз не обеспечивает достаточной точности настройки.

Калибровка линейности

Калибровка линейности представляет собой расширенную процедуру, при которой используются несколько калибровочных гирь для проверки точности весов в разных точках рабочего диапазона. Обычно применяются три опорные точки: нулевая, промежуточная (на уровне половины максимальной нагрузки) и точка, равная максимальной нагрузке. Такая калибровка позволяет компенсировать нелинейность весоизмерительного механизма и обеспечить одинаково высокую точность измерений во всем диапазоне взвешивания.

5. Классы точности эталонных гирь

Согласно ГОСТ OIML R 111-1-2009 эталонные гири классифицируются на семь классов точности: E1, E2, F1, F2, M1, M2 и M3. Каждый класс характеризуется определенными пределами допускаемой погрешности, требованиями к материалу, качеству поверхности и магнитным свойствам. Правильный выбор класса точности гирь имеет критическое значение для обеспечения достоверности результатов калибровки и поверки весового оборудования.

Гири класса E1 и E2

Гири класса E1 представляют собой эталоны высшей точности, которые используются для калибровки эталонных гирь класса E2 и обеспечения прослеживаемости к национальным эталонам единицы массы. Для гири массой 1 кг допускаемая погрешность составляет всего 0,5 мг. Гири класса E1 изготавливаются из нержавеющей стали и не имеют подгоночной полости. Гири класса E2 с погрешностью 1,5 мг для массы 1 кг применяются для калибровки гирь класса F1 и взвешивания на весах специального класса точности I.

Гири класса F1 и F2

Гири класса F1 с допускаемой погрешностью 5 мг для массы 1 кг предназначены для калибровки гирь класса F2 и взвешивания на весах классов I и II. Эти гири могут изготавливаться как без подгоночной полости, так и с полостью для точной подгонки массы. Гири класса F2 с погрешностью 15 мг используются для калибровки гирь класса M1 и применения с весами высокого класса точности II. Оба класса изготавливаются из нержавеющей стали или латуни высокого качества.

Гири класса M1, M2 и M3

Гири класса M1 с погрешностью 50 мг для массы 1 кг являются наиболее распространенными для калибровки торговых и промышленных весов среднего класса точности III. Они изготавливаются из латуни или чугуна с подгоночной полостью, заполненной металлической стружкой. Гири класса M2 с погрешностью 150 мг и M3 с погрешностью 500 мг используются для взвешивания на весах среднего класса и не требуют высокого качества обработки поверхности.

Требования к хранению и эксплуатации гирь

Эталонные гири должны храниться в специальных футлярах или шкатулках, защищающих их от пыли, влаги и механических повреждений. Гири классов E1, E2, F1 и F2 требуют особенно бережного обращения – их следует брать только специальными пинцетами или в перчатках, чтобы избежать коррозии и загрязнения поверхности. Периодическая поверка гирь должна проводиться аккредитованными метрологическими организациями с использованием эталонов более высокого класса точности.

6. Периодичность калибровки и поверки

Периодичность калибровки и поверки весового оборудования определяется федеральным законом 102-ФЗ "Об обеспечении единства измерений", соответствующими ГОСТами и техническими условиями на конкретный тип весов. Правильно организованная система метрологического обеспечения позволяет поддерживать точность измерений на требуемом уровне и предотвращать возникновение систематических погрешностей.

Периодическая поверка

Периодическая поверка весов проводится не реже одного раза в год для всех средств измерений, применяемых в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений. К таким сферам относится торговля, здравоохранение, охрана окружающей среды, обеспечение безопасности труда. Поверку имеют право проводить только аккредитованные метрологические службы и организации, имеющие соответствующую область аккредитации. Результаты поверки фиксируются в Федеральном информационном фонде по обеспечению единства измерений и могут подтверждаться свидетельством о поверке.

Калибровка аналитических весов

Аналитические весы высокого класса точности требуют значительно более частой калибровки по сравнению с торговыми или промышленными весами. Внутреннюю калибровку рекомендуется проводить ежедневно перед началом работы или при каждом включении весов после длительного перерыва. Внешняя калибровка с использованием эталонных гирь должна выполняться еженедельно или при изменении условий эксплуатации. Такая высокая частота калибровки обусловлена повышенной чувствительностью аналитических весов к изменениям температуры, влажности и атмосферного давления.

Калибровка лабораторных и технических весов

Лабораторные весы среднего класса точности II-III могут калиброваться реже – внутренняя калибровка проводится еженедельно, внешняя – ежемесячно. Технические весы, используемые в производственных условиях, калибруются ежеквартально или по мере необходимости при обнаружении отклонений показаний. Промышленные весы большой грузоподъемности требуют калибровки после любых ремонтных работ, связанных с демонтажем или заменой весоизмерительных элементов.

Внеочередная поверка

Внеочередная поверка проводится при вводе весов в эксплуатацию после длительного хранения, после проведения ремонта или повторной настройки, при повреждении поверительного клейма или знака поверки, при утрате свидетельства о поверке, а также при известном или предполагаемом ударном воздействии на весы. Инспекционная поверка выполняется органами государственного метрологического надзора в рамках проверки соблюдения требований законодательства об обеспечении единства измерений.

7. Документация и критерии приемки результатов

Документирование результатов калибровки и поверки весов является обязательным требованием систем менеджмента качества и регуляторных стандартов. Правильно оформленная документация позволяет обеспечить прослеживаемость результатов измерений, подтвердить соответствие оборудования установленным требованиям и продемонстрировать надлежащую метрологическую практику при аудитах и проверках.

Документация калибровки

Результаты каждой калибровки должны фиксироваться в журнале калибровки весов или в электронной системе управления данными. Запись должна содержать дату и время проведения калибровки, тип калибровки (внутренняя или внешняя), идентификационный номер используемых эталонных гирь, полученные результаты измерений, информацию об условиях окружающей среды и фамилию оператора, проводившего калибровку. Для внешней калибровки дополнительно указываются номинальные и действительные значения массы эталонных гирь, отклонения показаний весов и выполненные корректирующие действия.

Протоколы калибровки

Протокол калибровки представляет собой подробный документ, содержащий полную информацию о процедуре калибровки и полученных результатах. В протоколе указываются технические характеристики весов (модель, заводской номер, максимальная нагрузка, дискретность, класс точности), сведения об используемых эталонах (класс точности, номера сертификатов калибровки, срок действия), условия проведения калибровки (температура, влажность, атмосферное давление) и результаты измерений в различных точках диапазона взвешивания.

Критерии приемки

Критерии приемки результатов калибровки устанавливаются на основе класса точности весов, требований нормативных документов и специфических требований технологических процессов. Для аналитических весов, используемых в фармацевтической промышленности, типичным критерием является относительная погрешность не более 0,1 процента в рабочем диапазоне взвешивания. Для торговых весов среднего класса точности допустимая погрешность составляет от 0,5e до 1,0e в зависимости от диапазона нагрузки.

Критерии повторяемости

Повторяемость показаний весов проверяется путем многократного взвешивания одной и той же эталонной гири с полной разгрузкой весов между измерениями. Обычно выполняется от 6 до 10 последовательных взвешиваний. Стандартное отклонение полученных результатов не должно превышать установленных пределов – для аналитических весов максимально допустимое отклонение повторяемости обычно составляет 0,1 процента от взвешиваемой массы.

Документация поверки

После проведения периодической поверки аккредитованная метрологическая организация вносит сведения о результатах в Федеральную информационную систему АРШИН. При положительных результатах поверки может выдаваться свидетельство о поверке, на весы наносится поверительное клеймо или знак поверки. В случае отрицательных результатов выдается извещение о непригодности, и весы должны быть выведены из эксплуатации до устранения выявленных несоответствий.

Часто задаваемые вопросы