НПЦ
     
Тел./факс: +7 (495) 739-0785, +7 (495) 982-5912
Средства измерений параметров магнитных полей
Средства измерений электрических и радиотехнических величин
Медицинская физиотерапевтическая техника
Портативные универсальные миллитесламетры Холла
Проблемы метрологического обеспечения некоторых магнитных измерений
Эталонные источники магнитного поля для частот 0,01–30 МГц
Особенности применения миллитесламетров Холла
Гармонизация требований безопасности к контрольно-измерительным приборам и лабораторному оборудованию
Современные требования к испытаниям электрических медицинских приборов и аппаратов
Современные средства измерений параметров низкочастотных радиотехнических сигналов
Современные средства измерений нелинейных искажений и возможности их использования для метрологического обеспечения измерителей параметров качества электроэнергии
Прецизионные холловские средства измерений параметров магнитных полей
Некоторые аспекты испытаний средств измерений в целях утверждения типа
Подтверждение безопасности медицинского электрического оборудования
Контроль эффективности и безопасности применения медицинского ультразвукового оборудования в процессе его эксплуатации
Метрологическое обеспечение измерений коэффициента гармоник низкочастотных радиотехнических сигналов
О возможности использования миллитесламетров ТПУ в качестве рабочих эталонов
Тесламетр-веберметр универсальный ТПУ-2В


Проблемы метрологического обеспечения некоторых магнитных измерений

Опубликовано в журнале «Мир измерений», № 5, 2005

 

Ю.И. Казанцев, Д.Р. Васильев

 

В этой статье будет рассмотрено метрологическое обеспечение измерений только магнитной индукции с уровнями, превышающими магнитное поле Земли, и параметров постоянных магнитов.

Магнитные системы с постоянными магнитами и электромагнитами широко используются в электроэнергетике и электромашиностроении, в приборостроении и электронной технике, в элементах автоматики. Измерения магнитной индукции требуются не только при создании и эксплуатации различных магнитных систем, но и при контроле процессов намагничивания и последующего размагничивания деталей при магнитопорошковой дефектоскопии (например, на железнодорожном и авиационном транспорте), для контроля магнитных полей в магнитных сепараторах сыпучих материалов, в частности зерна, при контроле уровней магнитных полей для защиты персонала и населения от их вредного воздействия.

Во времена существования СССР выполнение магнитных измерений обеспечивалось, с одной стороны, тем, что ряд предприятий серийно выпускал средства измерения (СИ) магнитных полей и испытаний магнитных материалов, а с другой – функции метрологического надзора выполняли крупные научно-исследовательские центры. Так, область слабых магнитных полей (на один–два порядка выше и на много порядков ниже геомагнитного) была закреплена за Всесоюзным научно-исследовательским институтом метрологии (ВНИИМ им. Д.И. Менделеева, Санкт-Петербург), где хранится государственный первичный эталон единиц магнитных величин ГЭТ 12-91. Область средних магнитных полей (от сотых долей до 2 Тл) была закреплена за Харьковским государственным научно-исследовательским институтом метрологии (ХГНИИМ), а сильных магнитных полей (выше 1–2 Тл), в том числе при криогенных температурах – за Всероссийским научно-исследовательским институтом физико-технических и радиотехнических измерений (ВНИИФТРИ). В ХГНИИМ и ВНИИФТРИ были созданы и хранятся государственные специальные эталоны единицы магнитной индукции. Парк рабочих СИ насчитывал десятки тысяч единиц, все они обязательно подвергались государственным испытаниям и периодическим поверкам. После экономического спада начала–середины девяностых годов прошлого столетия наметился непрерывный рост потребности в СИ магнитной индукции и их метрологическом обеспечении. То же касается измерений параметров магнитотвердых материалов и постоянных магнитов. Этот вид измерений был закреплен в СССР за ХГНИИМ и в настоящее время оказался без государственного метрологического обеспечения.

Между тем производство магнитотвердых материалов и постоянных магнитов в стране постоянно растет. Например, рост объемов производства в 2000 г. составил по постоянным магнитам на основе ферритов около 15%, по магнитам из сверхвысококоэрцитивных материалов на основе неодим-железо-бор 45%. Эта тенденция сохраняется и в настоящее время. Возросло производство постоянных магнитов для изделий электронной техники, для приборостроительной, автомобильной, пищевой, нефтяной и газовой промышленности.

Поскольку подавляющее большинство СИ магнитных величин попадает в сферы распространения государственного метрологического контроля и надзора, они должны проходить процедуру испытаний для целей утверждения типа, а их выпуск должен быть метрологически обеспечен. В процессе этих испытаний аккредитованные государственные центры испытаний средств измерений, одним из которых является ВНИИФТРИ, выявляют достоверность установленных в документации на СИ метрологических и других технических характеристик, а также соответствие СИ требованиям нормативных документов. Для рассматриваемых СИ основополагающим нормативным документом является ГОСТ 22261-94 «Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия».

Однако в настоящее время многие СИ магнитных величин в России выпускают относительно небольшие предприятия, возникшие за последние 10–15 лет и зачастую не обладающие требуемой метрологической культурой. Выпускаемые ими приборы могут быть более дешевыми, что открывает возможности для недобросовестной конкуренции. Необходимость обязательного прохождения СИ магнитных величин процедуры утверждения типа подтверждает следующий пример.

В последнее время во ВНИИФТРИ из различных предприятий железнодорожной отрасли начали поступать на калибровку измерители магнитной индукции ИМП-2, не внесенные в Государственный реестр СИ, но зарегистрированные в отраслевом Реестре средств измерений МПС (№ МТ 035.2001). Согласно паспорту, они предназначены для измерения постоянных, переменных и импульсных магнитных полей. При калибровке в режиме измерения переменных и импульсных магнитных полей все приборы были забракованы, поскольку оказалось, что в этом режиме они просто неработоспособны.

В настоящее время ситуация с метрологическим обеспечением СИ магнитной индукции в рассматриваемом диапазоне выглядит следующим образом.

В 1997 г. был принят межгосударственный стандарт ГОСТ 8.144-97 «Государственная поверочная схема для средств измерений магнитной индукции постоянного магнитного поля в диапазоне от 0,05 до 2 Тл». С 2001 г. стандарт введен на территории России. При этом оказалось, что государственный эталон, возглавляющий указанную поверочную схему, находится на территории другого государства (ХГНИИМ, Украина). Предписанная ГОСТ 8.144-97 поверочная схема весьма громоздка и архаична, полностью не соответствует современным экономическим и техническим реалиям и на практике все равно не используется.

Отсутствие адекватной метрологической базы в области измерений магнитной индукции сильных постоянных магнитных полей и испытаний магнитотвердых материалов и отсутствие результатов международных ключевых сличений в указанной области ведут к прямым убыткам, в частности при расширяющемся экспорте Россией магнитотвердых материалов и постоянных магнитов

В настоящее время в России высшим звеном поверочной схемы для СИ магнитной индукции в диапазоне 0,02–2 Тл фактически является рабочий эталон 1-го разряда ВНИИФТРИ. Однако, по своим метрологическим характеристикам этот эталон не всегда может обеспечить поверки СИ высшей точности; кроме того, размер единицы был передан ему от государственного эталона Украины (ХГНИИМ) и не может быть подтвержден в настоящее время при помощи национального эталона России.

Совещание Комиссии специалистов «Магнитные измерения» при НТК Госстандарта РФ в ноябре 2003 г. (УНИИМ, Екатеринбург) признало необходимым инициировать разработку единой государственной поверочной схемы для СИ магнитных величин с включением в поверочную схему по ГОСТ 8.030-91 области измерений магнитной индукции более сильных постоянных магнитных полей и области испытаний магнитотвердых материалов. Предполагается, что возглавить эту поверочную схему должен государственный первичный эталон единиц магнитных величин ГЭТ 12-91 (ВНИИМ им. Д.И. Менделеева). Для реализации указанной поверочной схемы ВНИИМ должен разработать эталонные СИ с расширенным диапазоном измерений в составе государственных первичных эталонов для обеспечения передачи размера теслы от более слабых полей в область магнитной индукции до 0,02 Тл, а ВНИИФТРИ должен создать эталонные СИ для диапазона магнитной индукции постоянных магнитных полей 0,02–2 Тл и утвердить вторичный эталон единицы магнитной индукции для этого диапазона, подчиненный непосредственно ГЭТ 12-91. В точке 0,02 Тл эталон ВНИИФТРИ можно будет сличать с эталоном ВНИИМ. Поскольку эталонное СИ ВНИИФТРИ реализует метод ядерного магнитного резонанса, сличение в одной этой точке является достаточным.

Метрологическое обеспечение измерений магнитной индукции переменного магнитного поля осуществляется в соответствии с ГОСТ 8.030-91 силами главным образом ВНИИМ и ВНИИФТРИ, где имеется соответствующий парк исходных СИ, опирающихся на ГЭТ 12-91. Подтверждение метрологических характеристик измерителей магнитной индукции импульсного магнитного поля осуществляется во ВНИИФТРИ методом поэлементной поверки, соответствующие методики разрабатываются и апробируются в процессе проведения испытаний для целей утверждения типа.

© ЗАО "НПЦентр" Тел./факс: +7 (495) 739-0785, +7 (495) 982-5912; e-mail: info@npcentre.ru