Калибровка, поверка и точность сертификационных измерений в СКС

Специалисты, которые работают с типовыми средствами измерений – вольтметрами, токовыми клещами, термометрами, манометрами и прочими техническими средствами, предназначенными для измерения определенных величин и имеющими нормированные метрологические свойства, сходу скажут: тестеры нужно поверять. Причем в аккредитованной метрологической лаборатории. И добавят, что поверка в РФ обязательна, в то время как калибровка добровольна.

Специалисты по медным и волоконно-оптическим кабельным системам, работающие с тестерами для сертификации СКС – проектировщики, монтажники, менеджеры проектов, ГИПы, – так же сходу ответят: нужна калибровка. Либо заводская, либо выполненная в организации, уполномоченной производителем тестера. Без нее поставщик фирменной СКС не примет результаты измерений, не зарегистрирует установленную систему и не выдаст на нее гарантию. Такой подход используют не только зарубежные поставщики СКС, по факту ушедшие с российского рынка, но и компании, которые заняли освободившуюся нишу и позиционируют себя как отечественные бренды-импортозаместители – «Альфатек», «Гиперлайн», ДКС, Eurolan, iTK, Lanmaster и другие.

Требование к тестеру для сертификации СКС иметь актуальный срок калибровки технически обосновано, поскольку при калибровке не только определяются действительные значения метрологических характеристик и удостоверяется пригодность прибора для проведения измерений, но и при необходимости выполняется точная настройка, юстировка прибора – приведение его в состояние, обеспечивающее правильное функционирование. Когда на кону выдача гарантии на кабельную систему, в интересах и поставщика СКС, и компании-монтажника, и заказчика быть уверенным в том, что прибор «не врет».

Поверка же не ставит перед собой задачу привести прибор в состояние, обеспечивающее правильное функционирование. Она нацелена только на определение и, возможно, подтверждение соответствия характеристик средства измерений установленным требованиям. Соответствует требованиям – выдается свидетельство о поверке. Не соответствует – не выдается. Никакая настройка при этом не производится.

Процедура калибровки технически шире, чем поверка, и с этой точки зрения сертификат о калибровке должен быть более весомым документом, чем свидетельство о поверке. Однако по действующим нормам РФ это не так. Причиной тому соображения не только технического, но и организационного, и юридического характера.

Статья 13 «Поверка средств измерений» закона № 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений» (ред. от 11.06.2021) гласит:

Статья 18 «Калибровка средств измерений» того же закона гласит:

Поверка – исключительно отечественное понятие, в иностранных стандартах его нет. Корнями термин уходит в нормативные документы СССР, ГОСТ 8.513-84 «Государственная система обеспечения единства измерений. Поверка средств измерений. Организация и порядок проведения». Для технически простых средств, таких как вольтметры, термометры и т.п., есть смысл в том, чтобы порядок был единым для всей страны, поэтому целесообразно поручить проведение поверки аккредитованным метрологическим лабораториям и таким путем обеспечить единство измерений. Когда точность средств измерений и соответствие требованиям удостоверяется независимой лабораторией, это препятствует возможным злоупотреблениям и служит дополнительным фактором надежности.

По действующим нормам поверка средств измерений в РФ обязательна. Сертификационные тестеры для СКС внесены в Госреестр средств измерений РФ, а значит, на них распространяется это требование. Однако принятые порядок и процедуры поверки разрабатывались задолго до создания сертификационных приборов для СКС и заведомо не учитывают их особенности. Это весьма сложное оборудование, программно-аппаратный комплекс, а не технически простое средство. Могут ли отечественные метрологические лаборатории выполнить поверку для столь сложного и многофункционального оборудования, есть ли у них необходимое для этого оснащение?

Чтобы проверить, соответствует ли прибор требованиям, к его модулям нужно подключить эталонное устройство с заранее известными характеристиками и сопоставить их с выдаваемыми показаниями. Зарубежные изготовители называют такое устройство «артефакт» и применяют его при калибровке приборов в своих сервисных центрах. Артефакт имеет физический интерфейс подключения, соответствующий измерительным портам прибора, и позволяет соединить его модули напрямую, без адаптеров постоянной линии и канала. Схема подключения по сути такая же, как применялась в устаревшем семействе DTX-ELT компании Fluke Networks для установки пользователем эталона перед началом работы с прибором (рис. 1).

 

В отличие от адаптера для установки эталонного значения, который применяется самим пользователем в повседневной работе с прибором, лабораторный калибровочный артефакт требует более высокой точности изготовления и стабильности характеристик. С ним работает персонал сервисного центра конкретного производителя приборов, и на нем калибруются тестеры определенной модели, принадлежащие разным заказчикам, с периодичностью раз в год.

Артефакты не универсальны. Это не магазин эталонных мер и не типовой калибратор, применяемые для средств измерений силы тока, напряжения, сопротивления и т.п. параметров независимо от изготовителя устройства. Артефакт совместим только с конкретной моделью сертификационного тестера конкретного производителя, и его нет в открытой продаже. Для работы с ним применяется специализированный софт, и это не то программное обеспечение, которое идет в комплекте с прибором для загрузки результатов измерений на ПК, и не прошивка самого прибора – это специализированные утилиты, которых нет в открытом доступе.

За рубежом калибровка – сфера ответственности производителя приборов. Она выполняется либо на заводе-изготовителе, либо на базе фирменного сервисного центра. Понятия поверки просто нет в странах, не имеющих тех нормативных документов, которые мы унаследовали от СССР. В нашей же стране есть понятия и калибровки, и поверки. Но при этом в независимых метрологических лабораториях нет ни артефактов, ни специализированного ПО для работы с ними.

Проводить калибровку такие лаборатории не могут (вдобавок их не уполномочили на это производители приборов). Но могут ли они выполнить поверку? На бумаге – да, и соответствующие свидетельства выдавались и выдаются. С технической же точки зрения – нет, поскольку для действительного удостоверения выдаваемых прибором результатов необходимо использовать такой же артефакт и такое же подключение, как для калибровки. Разница только в том, что при поверке софт сверяет показания прибора с заранее известными параметрами артефакта и на этом останавливается (совпали значения – выдаем свидетельство о поверке, не совпали – не выдаем), а при калибровке при необходимости запускается процедура юстировки измерительных схем прибора, чтобы привести их в должное состояние, после чего выдается сертификат о калибровке.

Что же на самом деле могут проверить независимые лаборатории, если у них нет ни артефактов, ни специализированного ПО? По сути, единственный путь, чтобы хоть как-то удостовериться в работоспособности прибора – выполнить установку эталона так же, как это делает пользователь перед началом работы (у современных моделей это выполняется с помощью адаптера постоянной линии и адаптера канала, как показано на рис. 3), после чего провести измерения на некоей собственноручно сделанной эталонной линии длиной несколько десятков метров. И, в лучшем случае, сопоставить показания прибора с показаниями какого-то другого тестера, желательно откалиброванного его производителем. Так или иначе, все упирается в калибровку.

Упоминавшийся ранее закон № 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений» оперирует понятиями поверки и калибровки с точки зрения метрологов, которые никогда не работали с СКС и сертификационными тестерами. А что говорят стандарты, регламентирующие именно построение и тестирование кабельных систем?

В ГОСТ Р 53245-2008 «Информационные технологии. Системы кабельные структурированные. Монтаж основных узлов системы. Методы испытания» про поверку не говорится ни слова, и тому есть причина: этот документ не разрабатывался в нашей стране, а переводился с американских и международных стандартов, в которых понятия поверки нет в принципе. Зато есть представление о функционале, точности и особенностях применения сертификационных тестеров. А значит, есть и требование калибровки – в нашем ГОСТ Р это пункт 3.1.4.3 «Заводская калибровка полевого тестера»:

В ГОСТ Р 53245-2008 также предусмотрены меры, позволяющие отследить износ адаптеров, чтобы их можно было вовремя заменить:

В пункте 3.1.4.4 «Проверка достоверности результатов измерений» описывается, как пользователю судить о состоянии и точности показаний прибора. Эти положения ГОСТ Р 53245-2008 скалькированы с американского стандарта TIA/EIA-568-B.2 от 2001 г. и не очень удачно переведены, поэтому в квадратных скобках даются уточнения автора по терминологии.

- Воспроизводимость результатов измерений на эталонной линии [правильнее было бы сказать «повторяемость» – в англоязычном источнике говорится «Repeatability of tests on a reference link»]

Пользователю тестера рекомендуется собрать эталонную кабельную линию. Результаты последовательно выполняемых измерений на этой линии должны быть в пределах точности измерений, заданных для данного тестера. Все сравнения должны выполняться на основе «наихудшего случая» во всем диапазоне частот.

- Стабильность результатов измерений, выполняемых в двух направлениях [правильнее было бы сказать «сходимость» или «воспроизводимость» – в англоязычном источнике сказано «Consistency of tests by testing the same link in opposite directions»]

Любая кабельная линия может быть протестирована сначала посредством присоединения управляющего модуля тестера к одному концу линии, а исполнительного модуля – к другому концу линии.

После выполнения теста управляющий и исполнительный модули меняют местами. Все результаты «наихудших случаев», полученные таким образом, должны быть в пределах диапазона точности измерений конкретного параметра, умноженного на 1,4.

О применении эталонной линии, собранной пользователем, для отслеживания состояния прибора говорят и правила постановки объектов на гарантию, задаваемые поставщиками СКС. Формулировки у разных изготовителей если и различаются, то незначительно. Так, у одного из зарубежных поставщиков, чью гарантийную программу буквально скопировали многие отечественные бренды, в учебном руководстве приводились следующие положения:

Упомянутые источники исповедуют непротиворечивый подход к сертификации СКС и калибровке измерительного оборудования. К сожалению, в более позднем ГОСТ Р 58749-2019 «Слаботочные системы. Кабельные системы. Тестирование кабельной системы. Основные положения» появились противоречия, которые усложнили ситуацию. Раздел 5.4 «Приборы для тестирования» гласит:

5.4.1 Сертифицированные кабельные анализаторы (тестеры)

Тестирование рабочих характеристик кабельных систем допускается проводить любыми приборами, которые предназначены для этого, исправны и поверены. Приборы должны иметь актуальные свидетельство государственного реестра средств измерений и свидетельство о поверке уполномоченной организации.

5.4.3 Заводская калибровка

Сертифицированный тестер, используемый для тестирования кабельной системы, должен регулярно проходить калибровку на предприятии-изготовителе или в уполномоченном производителем агентстве на соответствие спецификациям своих рабочих характеристик.

Копию актуального калибровочного сертификата необходимо прилагать к результатам тестирования.

Результаты тестирования, полученные с помощью полевого тестера с просроченным калибровочным сертификатом, являются недействительными.

К ГОСТ Р 58749-2019 и его разработчикам возникают вопросы. Во-первых, о каком «сертифицированном тестере» идет речь? Кем он сертифицирован? Для чего? На самом деле речь идет о сертификационном тестере – приборе, предназначенном для сертификации СКС. Во-вторых, какой смысл в том, чтобы требовать и поверку, и калибровку одновременно? Если выполнена калибровка, то требование поверки технически избыточно. Такой бюрократизм никак не повышает точность измерений. Если же учесть, что для действительной поверки необходимо по сути то же оборудование и ПО, что и для калибровки (а их по факту у независимых лабораторий нет), то это бюрократизм вдвойне. Вместо того, чтобы в стандарте отразить технически оправданный способ обеспечить точность измерений, пользователей вынуждают тратить немало времени и денег на лишние процедуры.

Правильнее было бы оснастить независимые лаборатории всем необходимым, чтобы они могли выполнять полноценную калибровку для различных моделей сертификационных тестеров. Это потребовало бы заключения договоров с разными производителями и соответствующих финансовых вложений, но тогда бы и средства, получаемые от калибровки, шли в бюджет метрологических лабораторий, и на практике выполнялся изначально разумный посыл обеспечивать единство измерений силами независимой стороны. Если юстировка не требуется, выдается свидетельство о поверке. Если потребовалось откалибровать прибор – сертификат о калибровке. Либо одно, либо другое.

Если же калибровка, как сейчас, остается в ведении производителей тестеров или уполномоченных ими сервисных центров, а независимые метрологические лаборатории не получают должного оснащения, тогда поверка – это профанация. В таком случае разумнее выделить сертификационные тестеры в категорию специализированных средств измерения, на которые не распространяется требование об обязательной поверке, раз независимые лаборатории все равно не могут ее полноценно произвести. Требования о калибровке, изложенные в ГОСТ Р 53245-2008, необходимы и достаточны для того, чтобы на деле, а не декларативно, обеспечивать точность измерений.

Нюансы такого положения дел должны осознавать не только отраслевые эксперты и специалисты-метрологи, но и монтажники СКС, а также заказчики, которым устанавливают кабельные системы. Точность и достоверность измерений зависят от того, насколько грамотно пользователи сертификационных тестеров их эксплуатируют.

Описанная ранее эталонная линия и показанная на рис. 3 конфигурация для установки эталонного значения применяются самим пользователем в ходе эксплуатации прибора, но задачи у них разные. Первая задействуется время от времени – например, раз в квартал или когда получаемые значения стали вызывать сомнение. Сопоставление с ранее сохраненными параметрами эталонной линии позволит обнаружить, что результаты измерений «поплыли», и тогда следует либо заменить изношенные адаптеры, либо, если это не помогло, отдать прибор на калибровку или в ремонт. Установку же эталонного значения рекомендуется производить ежедневно перед началом работы. Эта процедура предназначена для согласования модулей прибора между собой – самопроверки его систем, сверки версий прошивки, выставления шкалы для замеров омического сопротивления и вносимых потерь. Но ни та, ни другая конфигурация не предназначена для использования в ходе калибровки или поверки, поскольку в них задействованы адаптеры постоянной линии и/или канала.

Современные адаптеры постоянной линии и канала имеют большой ресурс – несколько тысяч измерений. Однако в процессе работы с прибором они неизбежно изнашиваются, это расходные компоненты. При крайней степени износа прибор сам откажется использовать адаптеры для измерений и потребует произвести замену. Но что, если степень износа не крайняя? Если в ходе поверочных процедур задействовать частично изношенные адаптеры, то как потом судить о точности получаемых результатов? Это существенный фактор неопределенности, и метрологическим лабораториям ни в коем случае не следует использовать такой подход.

Поверка и калибровка должны производиться с минимумом неопределенности – только с собственными измерительными схемами прибора, без промежуточных звеньев в виде адаптеров постоянной линии и канала. А значит, без заводских артефактов и специализированного софта не обойтись. Остается надеяться, что Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии примет во внимание особенности работы с сертификационными тестерами для СКС и устранит существующие технические несоответствия. Противоречивые положения ГОСТ Р 58749-2019 необходимо исправить в любом случае – одновременные требования о поверке и калибровке избыточны. Остальное же зависит от договоренностей с изготовителями и возможности оснастить метрологические лаборатории всем необходимым для правильного выполнения процедур с сертификационными приборами для СКС.

Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!