автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Создание системы повышения точности и достоверности результатов неразрушающих испытаний и контроля методами стандартизации, метрологии и сертификации

На правах рукописи

Р Г Б ОД

- 1 ФВ 2003

МУРАВСКАЯ НАТАЛЬЯ ПАВЛОВНА

СОЗДАНИЕ СИСТЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ И ДОСТОВЕРНОСТИ РЕЗУЛЬТАТОВ НЕРАЗРУШАЮЩИХ ИСПЫТАНИЙ И КОНТРОЛЯ МЕТОДАМИ СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ

Специальность 05.11.16,- Информационно-измерительные системы (в машиностроении)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степели кандидата технических наук

Москва, 2000

Работа выполнена во Всероссийском Научно-исследовательском институте оптико-физических измерений (ВНИИОФИ)

Научный руководитель: Доктор технических наук, профессор,

академик Метрологической Академии, Заслуженный метролог Российской Федерации

Исаев Лев Константинович

Официальные оппонента: Доктор технических наук, профессор,

академик Метрологической Академии, Заслуженный метролог Российской Федерации

Копок Андрей Федорович

Кандидат физико-математических наук, ученый секретарь Научного совета РАН «Неразрушающие физические методы контроля»,

Смородинский Яков Гаврилович

Ведущая организация Научно-исследовательский институт мостов Петербургского Государственного университета путей сообщения - базовая организация метрологической службы Министерства путей сообщения России в области неразрушающего контроля

Защита состоится 17 февраля 2ООО г. в 1500 час. на заседании диссертационного совета Д 063.42.03 при Московском государственном технологическом университете «СТАНКИН» по адресу: 101472, Москва, Вадковский пер., 3-а.

Отзывы (в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения) просим направлять ученому секретарю совета по адресу: 101472, г.Москва, Вадковский пер., 3-а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ «СТАНКИН»

Автореферат разослан 14 января 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Кандидат экономических наук, доцент «^к). А.Еленева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. Основой экономической политики любого государства и перспективного планирования экономики на каждом этапе его жизнедеятельности является зашита интересов общества, создающего средства производства и предметы потребления, а значит - стремление к всемерному повышению технического уровня и качества как совокупности свойств и характеристик продукции и услуг, которые придают им способность удовлетворять установленные или предполагаемые потребности [стандарт ИСО 8402-94].

Самыми распространенными способами определения качества, работоспособности и безаварийности особо ответственных объектов (атомная и тепловая энергетика, нефте- и газодобывающая отрасли, машиностроение, авиационная и космическая техника, транспорт, строительство, металлургия и т.д.) являются неразрушающие методы контроля и диагностики.

Под контролем, являющимся одним из основных процессов, осуществляемых с помощью информационно- измерительной техники, понимаются действия, включающие проведение измерений, экспертизы, испытаний или оценки, одной или нескольких характеристик (с целью калибровки) продукции или услуги и сравнение полученных результатов с установленными требованиями с целью определения соответствия [стандарт ИСО 8402-94].

Критерием оценки эффективности контроля, аналогично измерению, служит качество контроля. Если под качеством измерений следует понимать . совокупность свойств состояния измерений (точность результатов измерений, сходимость, воспроизводимость, быстрота получения результатов, единство измерений), обуславливающих получение результатов измерений с требуемыми погрешностями, в необходимом виде и в установленный срок, то качество контроля необходимо дополнительно характеризовать таким свойством, как надежность контроля, т.е.-оптимум специфических ошибок - ошибок первого рода («риска поставщика») или ложной тревоги, определяющих вероятность отнесения годных объектов контроля к негодным, и ошибок второго рода («риска потребителя»), при наличии котовых негодные изделия классифицируются как годные. В связи с этим возникает задача повышения точности и достоверности результатов неразрушающих испытаний и контроля, которая предполагает не только создание высокоточных приборов и достоверных методик контроля, но и создание гармонизированной всеобъемлющей нормативной базы, обеспечения единства измерений, аккредитации лабораторий неразрушающего контроля, подготовки и сертификации квалифицированного персонала.

Решению этой актуальной задачи посвящена данная работа, в которой предлагается система обеспечения качества неразрушающего контроля, а также разработка и теоретическое обоснование функциональной схемы информационно-измерительной системы, учитывающей специфику

исследуемых процессов или полей, возникающих при проведении неразрушающего контроля.

Целью работы является разработка научных, научно-методических и организационных основ СИСТЕМЫ обеспечения точности и достоверности результатов неразрушающего контроля при испытаниях и в процессе эксплуатации объектов.

Научная новизна диссертационной работы.

В работе впервые получены следующие новые научные результаты:

1. Разработана Концепция развития стандартизации, метрологии и оценки соответствия в области неразрушающего контроля, в рамках которой:

систематизированы данные, характеризующие методы НК в цепочке «измерения-испытания-контроль» в сопоставлении с целью, критериями качества и обеспечения единства измерений;

изучена взаимосвязь НК со стандартизацией, метрологией, сертификацией и аккредитацией.

2. Сформулированы и проанализированы общие требования к проблеме обеспечения единства измерений в области НК.

3. Проведено теоретическое исследование с использованием аппарата теории множеств проблемы анализа и синтеза входного измерительного канала типового средства НК и технического диагностирования как статистической измерительной системы (СИС) и доказана необходимость формирования тщательно подобранного банка классифицированных входных воздействий, используемого для калибровки средств ИНК.

4. Разработана функциональная схема статистической измерительной системы, включающей устройства синтеза стандартных процессов, классификатор признаков процесса или поля, классификатор оценок, вычислитель оценок, компаратор и устройство представления результатов измерений.

5. Установлена и оценена функциональная связь вероятностей ошибок 1-го и 2-го рода с погрешностями при проведении измерительного, измерительно-преобразовательного и допускового контроля.

6. Выполнен анализ состояния нормативно-технической, поверочной и калибровочной базы НК и испытаний, сформулированы требования к ней.

Практическая значимость работы.

1. Разработана Концепция развития стандартизации, метрологии и оценки соответствия в области неразрушающего контроля, являющаяся основой требований к Системе повышения точности и достоверности результатов испытаний и контроля неразрушающими методами.

2. Разработана метрологическая инфраструктура, обеспечивающая единство измерений в области неразрушающего контроля и определяющая качество результатов испытаний и контроля неразрушаю щими методами.

3. Разработана и принята Госстандартом России Система обеспечения качества неразрушающего контроля, состоящая из подсистем аккредитации лабораторий неразрушающего контроля (ЛНК), сертификации персонала в

области неразрушающего контроля (ПНК) и сертификации средств неразрушающего контроля (СНК). Указанные системы внедрены в Министерстве путей сообщения в качестве подсистем.

4. Разработанные на основе изложенного системного подхода и внедренные во ВНИИОФИ методики и установки для измерения в целях измерительного неразрушающего контроля (ИНК) светотехнических характеристик световозвращателей механически? транспортных средств и световозвращающих материалов дорожных знаков, методика и установка для УФ люминесцентной дефектоскопии, стандартные образцы состава являются неотъемлемой частью системы обеспечения единства измерений при испытаниях и сертификации соответствия элементов и материалов, способствующих повышению безопасности дорожного движения, надежности металлоконструкций и изделий из них.

Реализация работы. Созданы нормативные документы Системы аккредитации лабораторий неразрушающего контроля (приказ Госстандарта России №282 от 16.09.1996г.); нормативные документы Системы сертификации персонала в области неразрушающего контроля (perЛ® РОСС RU.0001.04 ЮА00 от 17.06.1997 г.); аккредитован один орган по аккредитации лабораторий неразрушающего контроля и аккредитовано 47 лабораторий неразрушающего контроля различных отраслей промышленности; утверждено 18 уполномоченных органов по сертификации персонала в области неразрушающего контроля; подготовлено 18 экспертов по аккредитации лабораторий неразрушающего контроля.

Апробация работы.

Результаты исследования и основные положения работы докладывались и получили одобрение на 12 отечественных и международных конгрессах,^ конференциях, симпозиумах и семинарах: 23-rd International Congress on HighSpeed Photography and Photonics, Moscow, 20-25.09.1998; 1-м Всероссийском научно-техническом семинаре «Метрологическое обеспечение в области неразрушающего контроля», Москва, 1999; 15-й Петербургской конференции «Ультразвуковая дефектоскопия металлоконструкций», 1995; 16-й Петербургской конференции «Ультразвуковая дефектоскопия металлоконструкций. Информационная достоверность», 1998; Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Проблемы сертификации и управления качеством», октябрь 1997; Научно-технической конференции «Метрологическое обеспечение учета энергетических ресурсов», Москва, 1998; 3-ей научно-технической конференции «Метрологическое обеспечение народного хозяйства России», Москва, ноябрь 1997; 14-й Российской научно-технической конференции «Неразрушающий контроль и диагностика)), Москва, июнь 1996; 15-й Всероссийской научно-технической конференции «Неразрушающий контроль и диагностика», Москва, июнь 1999; Международной конференции NEWRAD, октябрь, 1999.

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 14 работ.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений и содержит 150 страниц текста, 15 рисунков, 19 таблиц.

Во Введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулированы цели и задачи исследований, приведены основные положения, выносимые на защиту, и описана структура диссертации.

Первая глава посвящена аналитическому обзору методов и средств измерительного неразрушающего контроля как одного из основных звеньев системы сертификации; приведены основные понятия и определения; рассмотрены системы сертификации и аккредитации в США, Японии, Австралии, ряде европейских и скандинавских стран; сформулирована постановка задачи диссертации.

Основное внимание уделено таким важным для данной работы процедурам, .как сертификация, контроль, испытания, причем акцент сделан именно на измерительном неразрушающем контроле (ИНК), как способе получения достоверной количественной информации об исследуемом объекте. Даны определения всем современным видам НК, подчеркнута лидирующая роль входного измерительного канала.

Показано, что процедура ИНК предусматривает использование признанных в установленном порядке СИ, а его результаты должны быть юридически правомерными в соответствии с требованиями Закона РФ «Об обеспечении единства измерений». Это означает, что по каждому виду ИНК необходимо создать унифицированную для всех видов постоянно» действующую, устойчивую, самосовершенствующуюся по мере повышения требований к качеству Систему обеспечения Качества НК (СОК НК). Показано также, что СОК НК состоит из трех основных подсистем: аккредитации лабораторий, которые в работе далее именуются лабораториями НК (ЛНК); сертификации средств НК (СНК); сертификации персонала в области НК (ПНК).

К началу работы автора над диссертацией не существовало ни одной из этих трех подсистем.

Исходя из изложенного, автору диссертационной работы потребовалось решить задачу разработки научно-методических и организационных основ обеспечения единства измерений в любом виде неразрушающего контроля, опираясь на результаты приведенного в главе 1 аналитического обзора и на предшествовавший многолетний опыт работы в отделе испытаний ВНИИОФИ.

Во второй главе детально рассмотрены общие требования к системе обеспечения единства измерений в области неразрушающего контроля и испытаний. Эти требования следуют из разработанной в диссертации концепции развития стандартизации, метрологии и оценки соответствия в области неразрушающего контроля, базирующейся на Законах РФ «О стандартизации», «О сертификации продукции и услуг», «Об обеспечении единства измерений». «О защите прав потребителей». С учетом специфики

неразрушающих методов и области их применения проблема НК в оделена в -1 самостоятельную ветвь как в обеспёчении единства измерений, так и в стандартизации, сертификации и аккредитации, что имеет место в наиболее развитых странах.

Неразрушающий контроль оказывается тесно функционально связанным с четырьмя «аргументами»: стандартизацией, метрологией, сертификацией и аккредитацией, как показано на рис.1.

Концепция разработана в целях зашиты интересов потребителей и государства в обеспечении надлежащего качества продукции, процессов и услуг, обеспечения их безопасности для жизни и здоровья -людей, а также ненанесения имущественного ущерба и вреда.

Реализация концепции позволяет получить следующий экономический эффект:

- повышение производительности труда при проведении контроля и диагностики до 20%;

- повышение безопасности продукции, процессов и услуг на 15%;

- снижение затрат на проведение контроля за счет качественного метрологического обеспечения, наличия высококвалифицированного персонала на 25%;

- повышение объективности и достоверности контроля и выявление дефектов на ранних стадиях развития и производства продукции, процессов и услуг;

- выход на международный рынок с признанием результатов контроля особо ответственных объектов различных отраслей промышленности;

- осуществление защиты интересов потребителей и государства в вопросах повышения качества выпускаемой продукции, процессов и услуг, обеспечения их безопасности для жизни и здоровья людей, охраны окружающей среды;

- создание современной, гармонизированной с международными стандартами нормативно-технической базы;

- обеспечение единства измерений на всех жизненных циклах продукции, процессов и услуг в области неразрушающего контроля;

- обеспечение взаимного признания деятельности аккредитованных лабораторий неразрушающего контроля.

Одним из основных критериев, по которому можно судить о качестве контроля, является достоверность его результатов, которая зависит от точности количественной информации об объекте, поставляемой входным . каналом испытательной аппаратуры, осуществляющим восприятие физических' величин и их первичное измерительное преобразование.

В работе показано, что для получения корректных результатов испытаний и принятия при контроле решения о состоянии объекта с минимальной ошибкой необходимо правильно:

описать контролируемый объект, т.е. иметь его математическую модель, адекватно описывающую подлежащие контролю свойства,

Госстандарт и Органы надзора

Министерства и ведомства

Оби

щественные организации

Система аккредитации ЛНК

Аккредитация

Постановление Правительства №113 от 2.02.98 «—►

ТК371 «Неразрушающий контроль» ИСО ТК 135

МТК 515

V *- ТК206 ТК53

Стандартизация

Закон РФ «О стандартизации»

Метрология

Закон РФ «Об обеспечении единства измерений»

<1

Закон РФ «О сертификации про-дукцнн и услуг»

МБМВ

МОЗМ

КООМЕТ

Испытания СИ

Поверка

Калибровка

Разработка

МВИ

Разработка МП

Создание

средств поверки

и калибровки

1. Система сертификации ПЙК

2. Система сертификации СНК

Рис. 1. Взаимосвязь ПК со стандартизакшей, метрологией,

I, сертификацией и аккредитацией.

особенности, параметры, проверяемые в процессе испытаний;

выбрать метод и методику измерений, гарантирующие минимизацию методической погрешности, также способствующей увеличению вероятности появления ошибок контроля;

в соответствии с выбранным методом и методикой измерений подобрать и разработать средство измерений с нормированными метрологическими характеристиками, к числу которых относятся рабочий диапазон, погрешность, чувствительность и ее порог, а для измерительного преобразователя — коэффициент или характеристика преобразования, порог чувствительности, погрешность;

выбрать методику проведения испытаний и подходящую испытательную аппаратуру;

разработать и оформить нормативно-техническую документацию, регламентирующую и по возможности унифицирующую весь процесс измерений и испытаний с целью обеспечения единства измерений и получения корректных результатов в данном виде НК.

При обычных измерениях оператор располагает, как правило, достаточной априорной информацией об интенсивностных, спектральных , временных, пространственных и др. параметрах измеряемого объекта. Поэтому в большинстве случаев при организации и проведении измерительного процесса удается выбрать информативные параметры, учесть или отстроиться от влияния неинформативных факторов и воздействий-, достаточно корректно использовать наработанное метрологической практикой рекомендации по выбору метода, методики и средства измерений, а также оценить ожидаемые значения погрешностей и тем самым обеспечить единство измерений.

Ситуацию можно признать более или менее аналогичной в случае локализованных единичных дефектов контролируемого изделия или при допусковом контроле «да-нет», когда с достаточной степенью детерминированности можно описать математическую модель дефекта и определить закон изменения характеризующей его физической величины.

В подавляющем большинстве случаев испытаний и НК приходится иметь дело со стохастическим распределением дефектов в двух- или трехмерном пространстве.

Поэтому во второй главе далее показано, что с. помощью цепочки «измерение-испытание-контроль» выполняется статистический эксперимент, который может быть качественным или количественным, хотя структурная схема в обоих случаях одинакова: информация о свойствах измеряемого объекта воспринимается сенсором и после преобразования в подлежащий обработке сигнал по каналу связи поступает в процессор. Результаты обработки, выполненной тем или иным способом, представляются в форме, интересующей пользователя. Последний, задавая программу эксперимента, может влиять как на исследуемый объект, так и на систему обработки.

Если в первом случае (получение качественных результатов) процессор только формирует требуемую характеристику, то во втором случае (получение

количественных результатов) непременным условием успешного проведения эксперимента является правильная организация именно измерений, т.е. сформированную процессором характеристику необходимо сопоставить (сравнить) с соответствующей стандартной (эталонной, опорной) характеристикой, результатом чего должно быть количественное представление определяемых характеристик исследуемого случайного процесса или поля с гарантированной точностью. Таким образом, процессор в рассматриваемой структурной схеме должен выполнять функции не только формирования, но и измерения с требуемой точностью статистических характеристик, описывающих исследуемый объект. Поэтому систему, выполняющую эти функции, в отличие от систем обработки информации, лишь формирующих статистические характеристики, назовем статистической измерительной системой (СИС).

Основная трудность на пути анализа/и синтеза СИС с заданными метрологическими параметрами состояла в том, что до настоящего времени отсутствует приемлемая (в плане решения метрологических задач) классификация случайных процессов и полей и их статистических характеристик.

Исходя из сформулированных ранее требований к проведению экспериментальных исследований, можно определить следующие основные задачи, которые должны решаться с помощью СИС:

- измерительная классификация исследуемых процессов и полей;

- формирование оценок статистических характеристик;

- сопоставление сформированных в результате эксперимента оценок со стандартными (эталонными, опорными) характеристиками и получение количествешшх результатов этого сопоставления с необходимой точностью и достоверностью.

Повышение точности и достоверности результатов измерений возможно введением цепей обратных связей, позволяющих изменять в нужном направлении те или иные параметры функциональных элементов формирования оценок статистических характеристик, т.е. осуществлением адаптивной оптимизации процесса измерений.

Из функциональной схемы СИС (рис.2), способной оешать сформулированные задачи, видно, что системы обработки характеристик случайных процессов и полей выполняют функции -*яшь формирования и представления тех или иных оценок статистических характеристик исследуемых объектов. Они включают, как правило, четыре основных узла, которыми, согласно рис.2, являются устройства 1,6,7 и 8. Функции некоторых из остальных узлов СИС в той или иной степени выполняет экспериментатор.

Остановимся более подробно на работе СИС (рис.2). Исследуемый процесс Х(0 поступает в запоминающее устройство 1. В качестве основного требования, предъявляемого к узлу 1, следует считать возможность многократного и неискаженного воспроизведения процесса.

Дал» Х(0 должен поступать в устройство 2 вычисления

Рис. 2. Функциональная схема статистической измерительной системы.

классификационных признаков а*. В диссертации показано, что можно принять численное описание этих моментных функций с помощью коэффициентов а , котЪрые могут образовать систему признаков а* для суждения о принадлежности Х(1) к соответствующему классу.

Следующими после выбора классификационных признаков задачами являются изыскание методов определения классов, на которые необходимо разделять исследуемые процессы, а также нахождение соответствия между каждым классом и определенной комбинацией принадлежащих ему признаков. Эту задачу должен решать классификатор 3.

В отличие от типичных задач распознавания образов, где классы, к которым необходимо относить входные ситуации, определены как исходные данные, для рассматриваемой задачи в диссертации рассмотрен ряд вопросов, в т.ч. возможность формирования классов случайных процессов и полей без проведения предварительной общепринятой статистической обработки реализаций исследуемых процессов, т.е. без прямого вычисления их статистических характеристик. В основу такого подхода положена идея распознающего автомата персепгронного типа. Согласно имеющимся представлениям, для персептронов характерно то, что при распознавании они не требуют определения классификационных признаков, а способны на основе некоторого описания входных ситуаций вырабатывать их сами в процессе обучения. Возможность использования такого подхода может быть обоснована проведением аналогии с опытным экспериментатором, который после неоднократных наблюдений за процессами различных классов проводит классификацию по определенным найденным им признакам. Такого рода признаки могут оказаться самыми различными и основываться, например, на моделях процессов, особенностях их «тонкой структуры» и т.д.

После того, как тем или иным способом определены возможные.классы исследуемых процессов, алгоритм классификации реализуется с помощью известных правил проверки статистических гипотез, широко применяемых при решении задач распознавания образов, и можно перейти к решению задачи синтезирования стандартных (эталонных, реперных) процессов Хк(0 (устройство 5). При этом, очевидно, Хк(0 должны иметь варьируемые характеристики, не выводящие стандартные процессы за пределы к-го класса. Стандартный процесс каждого класса необходим как для предварительной оптимизации параметров СИС, так и для ее калибровки, т.е. для определения «условной систематической» погрешности, соответствующей данному классу. Эта погрешность в принципе имеет случайную и систематическую составляющие, причем первая обусловлена, главным образом, конечным временем усреднения, т.е. ограниченным числом независимых отсчетов стандартного процесса, а вторая связана с возможной смещенностью оценки исследуемой статистической характеристики.

После нахох дения класса исследуемого процесса Х(0 и системы признаков, определяющих стандартный процесс Хг(Г) этого класса, становится принципиально возможным с помощью устройства 4 выбрать тип

статистической характеристики описывающей свойства Х(1) с заданной степенью полноты. Далее в диссертация показано, что, когда в данном классе определена система признаков стандартного процесса, можно предварительно задатка основными параметрами устройств 6,7 и 8 (в частности, определить частоту дискретизации, шаг квантования, разрешающую способность АД и т.д.) и тем самым завершить процедуру формирования измеряемой характеристики в{Х] исследуемого процесса Х(0 и подготовки СИС к проведению измерений. Рассмотрим теперь сам процесс измерения статистической характеристики

Процесс Х(1), воспроизводимый запоминающим устройством 1, подвергается кодированию в устройстве 6, на выходе которого появляется, как правило, случайная последовательность. Далее в устройстве 7 производится вычисление оценки 0"(д,4д), значения которой запоминаются в устройстве 8. Таким образом, в устройствах 6,7 и 8 осуществляется типичная« первичная обработка процесса Хф с целью получения интересующей нас оценки 0,"(д,дд) характеристики .

По существу на этом этапе обычно завершается процесс статистических измерений как таковой, хотя на самом деле в подавляющем большинстве случаев эта процедура является не измерением, а лишь представлением соответствующей характеристики.

Так как конечная цель работы СИС состоит в измерении характеристики, т.е. в ее количественной оценке с заданной точностью, естественным продолжением описанной процедуры должно стать объективное сравнение полученной оценки с выбранной стандартной характеристикой.

Одной из основных метрологических характеристик СИС, влияющих на точность измерения оценки в'(Х,&Х), является в общем случае многомерная совокупность параметров ДД, опрёделяющих разрешающую способность СИС. Эти параметры предварительно оптимизируются с помощью стандартного (эталонного, реперного) процесса Х^). Это, естественно, не означает, что они будут оптимальными и для исслёдуемого процесса Х(0. Поэтому представляется существенным предусмотреть возможность корреляции параметров ДД по результатам первого шага формирования характеристики исследуемого процесса. По существу речь идет о применении адаптивных методов оптимизации формирования оценки в'(Х,&л), что в конечном счете должно привести к минимизации погрешностей измерения. Эти функции выполняются устройствами 9 и 10. В задачу устройства 9 входит определение степени оптимальности выбранного устройством 7 значения ДД. Если это значение оказывается неоптимальным с точки зрения формирования оценки 9'(Х,&Х), то в принципе путем адаптации может быть найдена некоторая величина ор/ДД. Выбор ор/ДД может был. осуществлен путем ряда последовательных приближений по алгоритму, соответствующему принятым критериям точности измерений в структуре СИС. Далее оптимизированная в смысле точности формирования оценка 0'(я,дХ) поступает в классификатор 11,

который предназначен для отнесения ее к определенному классу функций.

Очевидно, что точность аппроксимации и точность формирования оценки находятся в однозначном взаимном соответствии, так как при наличии больших погрешностей при формировании оценки с точки зрения метрологии случайных процессов и полей реализация высокой точности аппроксимации лишена смысла.

В диссертации приведены критерий и условие, при реализации которого можно считать состоявшимся измерение с достижимой точностью исследуемой статистической характеристики. С этой целью в устройстве 13 вычисляются коэффициенты, отображающие хранящиеся в устройстве 12 базисные функции, а с помощью формирователя 14 получают стандартные (эталонные, реперные) характеристики, одна из которых, сравниваемая по упомянутому критерию в устройстве 15, и будет являться результатом измерений исследуемой статистической характеристики процесса Х(0. Результаты измерений

вЛ1 (¿)представляются с помощью устройства 16 в удобной для пользователя форме.

Таким образом, измерение исследуемой статистической характеристики случайного процесса или поля состоит из следующих основных этапов:

- отнесение объекта к определенному классу.

- вычисление оценки исследуемой характеристики:

- сравнение вычисленной оценки с набором стандартных характеристик определенного класса функций:

- получение количественного результата измерений в виде одной из стандартных (эталонных, реперных) характеристик:

- оценка общей погрешности измерений, состоящей из случайной погрешности, погрешности за счет смещения оценки и погрешности аппроксимации.

Следовательно, и при калибровке средств измерений, применяемых при выполнении испытаний и НК, необходимо обладать банком тщательно классифицированных типовых входных воздействий, нормируемых по своим параметрам применительно к определенным типам измерительных приборов и устройств. При современном состоянии вычислительной техники со сверхбыстродействующими компьютерами и запоминающими устройствами с наращиваемыми объемами памяти, а также при хорошо развитой технике формирования разнообразных' сигналов и достигшей высокого совершенства технологии изготовления стандартных образцов с программируемыми свойствами, можно приступать к решению проблемы в разных видах НК, испытаний и дефектоскопии. Это не в последнюю очередь относится к НК оптическим методам и средствам.

Заключительная часть второй главы посвящена оценке состояния нормативно-технической, поверочной и калибровочной базы НК и испытаний и требований к ней.

Третья глава посвящена описанию разработанной при активном участии диссертанта как сотрудника ВНИИОФИ нормативно-технической базы

Системы обеспечения качества НК и испытаний, состоящей из: Системы аккредитации лабораторий неразрушающего контроля (САЛНК), Системы сертификации персонала в области неразрушающего контроля (СС ПИК). Системы сертификации средств неразрушающего контроля (СС СНК).

Система аккредитации ЛНК (САЛНК) была разработана Всероссийским Научно-исследовательским институтом оптико-физических измерений. (ВНИИОФЙ) с участием автора совместно с МГТУ им. Н.Э. Баумана и утверждена Приказом Госстандарта России от 16.09.1996г. №282.

Основная цель САЛНК - создание условий для обеспечения достоверности, воспроизводимости и сопоставимости результатов НК продукции и промышленных объектов, взаимное признание результатов контроля и аккредитации, а также гармонизация правил и процедур САЛНК с рекомендациями международных организаций и другими Системами аккредитации.

Основными задачами САЛНК являются:

- аккредитация органов по аккредитации ЛНК; аккредитация ЛНК; установление требований и критериев к ЛНК, правил и процедур их оценки; проведение инспекционного контроля за деятельностью аккредитованных организаций; формирование банка данных и информационное обеспечение САЛНК; признание аккредитации ЛНК, проведенной в национальных системах других государств.

В диссертации подробно описаны общие требования к органу по аккредитации ЛНК и порядок его аккредитации, порядок проведения аккредитации ЛНК и его этапы, требования к ЛНК, реестр CA ЛНК, требования к экспертам (аудиторам).

Система сертификации ПНК была разработана ВНИИОФИ с участием автора совместно с Национальным аттестационным комитетом по неразрушающему контролю (HAK НК), принята Научно-технической Комиссией по метрологии и измерительной технике Госстандарта России в 1996г., утверждена Приказом Госстандарта России от 11.04.1997г.. №99 и зарегистрирована под Ха РОСС 1Ш.0001.04ЮА00 17.06.1997г.

Главной целью создания и функционирования СС ПНК является обеспечение условий для получения объективной информации о состоянии контролируемой продукции через оценку соответствия квалификации персонала, проводящего неразрушающий контроль, установленным уровням компетентности и выдача на этой основе сертификата компетентности, а также признание результатов сертификации, проведенной в рамках СС ПНК.

В диссертации подробно описаны: организационная структура СС ПНК, а также порядок проведения сертификации персонала, порядок утверждения Уполномоченных органов по сертификации персонала, порядок утверждения Экзаменационных центров по сертификации персонала, порядок ведения реестра Системы, положение об экзаменаторах и экспертах, положение о Знаке соответствия.

Для контроля за качеством средств неразрушающего контроля, которые не являются средствами измерений, была создана Система сертификации средств неразрушающего контроля, описанная в параграфе 3.3 диссертации.

Система сертификации СНК была разработана ВНИИОФИ с участием автора совместно с НИИ мсров ПГУ ПС, ЦНИИТМАШ, ИФМ УрО РАН и одобрена Научно-технической комиссией Госстандарта России по метрологии и измерительной технике в октябре 1996 г.

Сертификация средств неразрушающего контроля выполняется Органами по сертификации, входящими в структуру Системы.

В диссертации подробно описаны: основные цело Системы; распределение обязанностей между участниками процесса сертификации СНК и порядок ее подготовки и проведения.

В четвертой главе выполнен аналитический обзор современных оптических методов и средств НК и диагностики, а также описан ряд разработанных и внедренных во ВНИИОФИ с участием диссертанта установок и методик оптического НК и испытаний. Основные области применения оптических методов НК и контролируемых параметров изделий приведены в справочнике «Неразрушающий контроль и диагностика» под редакцией члена-корреспондента РАН В.В.Клюева.

Поскольку повсеместно в оптических средствах НК стали использоваться системные преобразователи входных воздействий (голографические, телевизионные, растровые, интерференционные и др.), а воздействуют на воспринимающие органы не только физические величины, но и процессы и даже поля, обеспечение единства измерений в области оптического НК требует особого подхода и разработки методик измерений, существенно отличающихся от общепринятых.

Результатом аналитического обзора явились предложенные в диссертации классификационные схемы: оптических приборов контроля; оптических приборов контроля размеров; оптических структуроскопов. В табл.1 классифицированы оптические (оптико-физические) методы НК, а в отдельной таблице в диссертации приведены сведения об общих требованиях к методам оптического вида НК (ГОСТ 23479-79).

Подробно описаны методики и установки для измерения в целях ИНК светотехнических характеристик световозвращателей механических транспортных средств и световозвращающих материалов дорожных знахов (основная относительная погрешность измерения коэффициента сипы света и удельного коэффициента силы света световозвращателей не превышает 6%); для УФ люминесцентной дефектоскопии, а также для обеспечения единства атомно-абсорбционных измерений в целях испытаний продукции.

Оптические (оптико-физические) методы неразрушающего контроля

Таблица 1

Основополагающие оптико-физические процессы

Ядерные переходы Электронные переходы Молекулярные переходы и колебания

Диапазон рентгеновских фотонов и гамма-квантов

Радиацнонно-оптические методы

Рентгеновский

Электронно-оптический

Ионно-оптический

Тяжелых заряженных частиц

Нейтронный

Гамма-метод

Позитронный

Рентгена - флюоресцентный

ВУФ, УФ, видимый диапазон

Оптические (световые) методы

Интерференционный

Спектральный, в т.ч. атомно-спектральный

Нефелометрическнй

Люминесцентный

Турбиднметрический

Фотометрический

Микроскопический

Поляризационный

Инфракрасный диапазон

Лазерные, гологра-фнческие методы

Оптической пространственной фильтрации

Голографической микроскопии

Лазерометрический

Гологра фнческой интерферометрии

Методы ИК-радиометрии

Терморадиометрический

Термоколори-метрическнй

Термохрографн-ческий

Термолюминесцентный

Тепловизионный

Пирометрический

Основные выводы.

1. Разработана Концепция развития стандартизации, метрологии и оценки соответствия в области неразрушающего контроля, в рамках которой:

- систематизированы данные, характеризующие методы НК в цепочке «измерения-испытания-контроль» в сопоставлении с целью, критериями качества и обеспечения единства измерений;

- изучена взаимосвязь НК со стандартизацией, метрологией, сертификацией и аккредитацией;

- рассмотрены основные аспекты концепции, включающие цель, задачи, пути реализации, подготовку кадров, вопросы финансирования и материального обеспечения.

2. .. Сформулированы и реализованы в виде информационно-измерительной системы общие требования к получению и обработке результатов неразрушающих испытаний и контроля:

- проведено теоретическое исследование с использованием аппарата теории множеств проблемы анализа и синтеза входного измерительного канала типового средства НК и технического диагностирования как статистической измерительной системы и доказана необходимость формирования тщательно подобранного банка классифицированных входных воздействий, используемого для калибровки средств ИНК;

- разработана функциональная схема статистической измерительной системы, включающей устройства синтеза стандартных процессов, классификатор признаков процесса или поля, классификатор оценок, вычислитель оценок, компаратор и устройство представления результатов измерений;

установлена и оценена функциональная связь вероятностей ошибок' 1-го и 2-го рода с погрешностями при проведении измерительного, измерительно-преобразовательного и допускового контроля.

3. Выполнен анализ состояния нормативно-технической, поверочной и калибровочной базы НК и испытаний, сформулированы требования, определяющие метрологическую инфраструктуру, обеспечивающую единство измерений в области НК.

4. Разработаны научно-методические и организационные основы Системы обеспечения качества Ж и трех ее подсистем: аккредитации лабораторий НК, сертификации средств НК, сертификации персонала в области НК; юридически' оформлены их структурные схемы и вся необходимая нормативно-техническая документация.

5. Для отработки отдельных элементов ИИС в области оптических методов НК при участии автора диссертации разработаны, исследованы и введены в эксплуатацию во ВНИИОФИ следующие приборы оптического НК, испытаний и технического диагностирования:

- установка и методика измерения в целях ИНК светотехнических характеристик световозвращателей механических транспортных средств и световозвращающих материалов дорожных знаков:

- установка и методика УФ люминесцентной дефектоскопии;

- государственные стандартрые образцы состава растворов ионов геталлов, методика , и аппаратура их аттестации методом пламенной атомно-бсорбционной спектрофотометрии.

Основное содержание работы отражено в следующих публ^пшпг . Н. П. Муравская- Практика внедрения Закона РФ "Об обеспечении единства □мерений" при проведении неразрушающего контроля -"Законодательная и [рикладная метрология", 1995 г., № 5 , стр. 25-26.

!. В. С. Иванов, JI. К. Исаев, Н. П. Муравская- Создание системы сертификации редств неразрушающего контроля, 15-я Петербургская конференция Ультразвуковая дефектоскопия конструкций", Сборник трудов, 30 мая-1 июня 995 г., стр. 176.

к С. И. Аяевский, Ю. М. Золотаревский, О. А. Минаева, Н. П. Муравская, В, И. Гаприцкий - Ультрафиолетовая спекгрорадиометрическая установка для; ¡юминесцентной дефектоскопии- 15-я Всероссийская научно-техническая гонференция "Неразрушаюпщй контроль и диагностика", Сб.трудов, ч.2, стр.35 •. Н. П. Муравская- Проблемы метрологического обеспечения в области геразрушающего контроля -"Измерительная техника", 1998,г., № 11 , стр.71-

i. Н. П. Муравская- Состояние и концепция развития метрологии, тандартизации и сертификации в области неразрушающего контроля, 16-я Тетербургская конференция "Ультразвуковая дефектоскопия кталлоконструкций. Информативная достоверность. УЗ ДМ -98", Сборник рудов, 3-5 июня 1998г., стр. 225-226.

i. Ivanov V. S., Kaidalov S. A., Krutikov V. N., Kosherov V. V., Muravskaya N. P.-iigh-Speed Dissectors. Trans, of the 23-rd International Congress on High-Speed »hotography and Photonics, 20-25.09.1998, p.15

'. Иванов В. С.. Исаев JI. К., Муравская Н. П. Об организации работ по ггандартизации, метрологии и оценке соответствия в области неразрушающего ¡ошроля. Тезисы докладов 1-го Всероссийского, научноугехнического семинара Метрологическое обеспечение в области неразрушающего контроля", Москва, ,999г., стр. 3-4.

(. Иванов В. С., Исаев Л. К., Муравская Н. П. Система аккредитаций габораторий неразрушающего. контроля. Материалы Всероссийской научно-храктической конференции с международным участием "Проблемы ¡ертификаши и управления качеством". 20*21 октября 1997г., стр. 118-119.

Иванов В. С., Исаев ,Л. К., Муравская Н. П. Концепция развитая ¡тандартизации, метрологии и оценки соответствия в области неразрушающего сонтроля. Измерительная техника, 1999г., №5, стр. 31-35. [0. Иванов В. С., Муравская Н. П., Кайдалов С. А., Рукин Е. М., Фаткутдииова П. Р. Метрологическое обеспечение неразрушающего взшроля процессе» гранспортировки, учета и хранения нефтепродуктов. Сборе»* докладов чаучйо-гехнической конференции "Метрологическое обеспечение учета шергетических ресурсов", Москва, 1998г., т.2, стр. 2.

11 .Иггнов В. С., Кайдалов С. А., Кузнецов В. П., Муравская Н. П., Рукин Е. М. Проблемы метрологического обеспечения атомно-абсорбционных измерений для целей испытания продукции. Законодательная и прикладная метрология, 1997г., №6, стр.33.

12. Иванов В. С., Кайдалов С. А., Кузнецов В. П., Муравская Н. П., Рукнн Е., М. Проблемы метрологического обеспечения атомно-абсорбционных измерений для целей испытания продукции. Тезисы докладов 3-ей научно-технической конференции "Метрологическое обеспечение народного хозяйства России", Москва, 17-21 ноября 1997г., стр. 73-74.

13. Иванов В. С., Исаев JI. К., Муравская Н. П., Шильдин В. В. Проблемы неразрушающего контроля в России. Материалы Всероссийской научно-технической конференции с международным участием "Проблемы сертификации и управления качеством", 20-21 октября 1997г., стр. 118-119.

14. S. Anevsky, V. Ivanov, V. Kuznetsov, О. Minaeva, О. Morozov, N. Muravskaya, M. Pavlovitch, V. Sapritsky, A. Veray'and Y. Zolotarevsky. Multychannel radiometer for measurements of effective and dangerous acts of UV radiation. Trans. Newrad 99, Abstract 17(p.l).

Введение.

Основные положения, выносимые на защиту.

Глава 1. Неразрушающий контроль и испытания как один из видов оценки соответствия.

1.1. Специфика неразрушающего контроля и законодательные аспекты.

• 1.2. Анализ зарубежного опыта оценки соответствия в области неразрушающего контроля.

1.2.1. Сертификация, испытания и аккредитация во Франции.

1.2.2. Сертификация в Японии.

1.2.3. Сертификация в США.

1.2.4. Австралийская система аккредитации испытательных лабораторий.

1.2.5. Сертификация и аккредитация в Германии.

1.2.6. Сертификация в скандинавских странах.

Глава 2. Общие требования к системе обеспечения единства измерений в области неразрушающего контроля и испытаний.

2.1.Концепция развития стандартизации, метрологии и оценки соответствия в области неразрушающего контроля.

2.2.Общие требования и проблемы обеспечения единства измерений в области неразрушающего контроля.

2.3. Состояние нормативно-технической, поверочной и калибровочной базы НК и испытаний и требования к ней.

Глава 3. Нормативно-техническая база системы обеспечения качества. 78 3.1.Система аккредитации лабораторий неразрушающего контроля (САЛНК).\.

3.1.1. Организационная структура С АЛНК.

3.1.2. Общие требования к органу по аккредитации ЛНК и порядок его аккредитации.

4 3.1.3. Порядок проведения аккредитации ЛНК.

3.1.4. Требования к ЛНК.

3.1.5. Реестр Системы аккредитации ЛНК.

3.1.6. Требования к экспертам-аудиторам.

3.2. Система сертификации персонала в области неразрушающего контроля (ССПНК).

3.2.1. Организационная структура ССПНК.

3.2.2. Порядок проведения сертификации персонала.

3.2.3. Порядок утверждения Уполномоченных органов по сертификации персонала.

3.2.4. Порядок утверждения Экзаменационных центров по сертификации персонала.

3.2.5. Порядок ведения Реестра Системы.

3.2.6. Положение об экзаменаторах и экспертах.

3.3.Система сертификации средств неразрушающего контроля

ССПНК).

Глава 4. Оптические методы и средства испытаний и неразрушающего контроля.

4.1.Аналитический обзор современных оптических методов и средств НК и диагностики.

4.2.Методика и установка для измерения в целях ИНК светотехнических характеристик световозвращателей механических транспортных средств и световозвращающих

• материалов дорожных знаков.

4.2.1. Методика измерений.

4.2.2. Измерительная установка.

4.3.Методика и установка для УФ люминесцентной дефектоскопии.

4.4.Состояние и проблемы обеспечения единства атомно-спектральных измерений для испытания продукции.

4.4.1. Состояние измерений и проблемные вопросы.

4.4.2. Атомно - абсорбционный спектрометр "КВАНТА. ЭТА".

4.4.3. Государственные стандартные образцы состава растворов ионов металлов, методика и аппаратура их аттестации методом пламенной атомно-абсорбционной спектрофотометрии.

Основой экономической политики любого государства и перспективного планирования экономики на каждом этапе его жизнедеятельности является защита интересов общества, создающего средства производства и предметы потребления, а значит - стремление к всемерному повышению технического уровня и качества как совокупности свойств и характеристик продукции и услуг, которые придают им способность удовлетворять установленные или предполагаемые потребности [1].

Одной из главных характеристик качества продукции является бездефектность. Известно, что развитые страны ежегодно теряют 10% своего национального дохода из-за низкого качества выпускаемой продукции. Однако, большая часть отказов изделий связана с проявлением скрытых дефектов на различных этапах эксплуатации продукции, либо не обнаруженных при установленных для данного изделия проверках. В России имеется большое количество производственных сфер (атомная и тепловая энергетика, нефте- и газодобывающая отрасли, машиностроение, авиационная и космическая техника, транспорт, строительство, металлургия и т.д.), в которых именно поэтому необходимо проведение тщательного контроля и диагностики в целях безопасности.

Появление современных крупномасштабных объектов - атомных электростанций, больших химических комбинатов, крупных авиалайнеров, транснациональных нефте- и газопроводов большой протяженности, развитие железных дорог - привело вместе с экономическими выгодами к большим негативным последствиям в случае выхода их из строя. Во всем мире ежегодно увеличивается число крупных аварий и катастроф. Потери только от дефектов усталости металлов в США составляют более 100 млрд.долларов в год, а от коррозии более 200 млрд. долларов в год [18]. Убытки от низкого качества материалов и изделий в нашей стране также достаточно высоки. Кроме того, сегодня большая чщ?ть разработанных изделий не внедряется в производство, а существующая техника сравнительно быстро выходит из строя по различным техническим причинам, что приводит к большому объему ремонтных работ, ухудшению экологии. Если учесть все эти факторы, то потери материального и морального порядка значительно возрастают.

Самыми распространенными способами определения качества, работоспособности и безаварийности особо ответственных объектов являются неразрушающие методы контроля и диагностики. В некоторых областях промышленности неразрушающий контроль является наиболее эффективным и единственно возможным средством предотвращения чрезвычайных ситуаций.

Так, например, в депо железных дорог России ежегодно контролируется более 45 миллионов деталей и узлов в конструкциях и агрегатах вагонов, электровозов и локомотивов. В результате НК обнаруживаются десятки тысяч опасных дефектов и повреждений; количество дефектов, не обнаруженных при дефектоскопии и визуальном осмотре и приведших к разрушению деталей вагонов в процессе движения, составляет, по ориентировочным оценкам, менее 0,05% от числа выявленных дефектов [26].

Учитывая специфику неразрушающих методов контроля и области их применения, необходимо выделить проблемы неразрушающего контроля в отдельную ветвь как в обеспечении единства измерений, так и в стандартизации, сертификации и аккредитации.

Под контролем, являющимся одним из основных процессов, осуществляемым с помощью информационно- измерительной техники, понимаются действия, включающие проведение измерений, экспертизы, испытаний или оценки одной или нескольких характеристик продукции или услуги и сравнение полученных результатов с установленными требованиями с целью определения соответствия [1].

Кроме контроля, в [3] определены понятия трех других основных, характерных для информационно-измерительной техники процессов -измерения, технической диагностики и распознавания образов. Установлено, что в целом ряде практических приложений понятия контроля и распознавания образов совпадают.

Для выполнения диссертационной работы имело большое значение то обстоятельство, что у всех основных четырех процессов, используемых в информационно-измерительной технике, имеются общие черты. Все эти процессы (измерение, контроль, техническая диагностика, распознавание образов) включают [3]:

- восприятие техническими средствами исследуемых (измеряемых, контролируемых) величин, весьма часто с преобразованием в некоторые промежуточные величины;

- сравнение их опытным путем с известными величинами, с описаниями состояний или свойств объектов;

- формирование и выдачу результатов в виде именованных чисел, их отношений, суждений, основанных на количественных соотношениях.

Таким образом, на всех этапах процесса, за исключением последнего (чисто алгоритмического), современный контроль принципиально ничем не отличается от измерения. Поэтому критерием оценки эффективности контроля, аналогично измерению, служит качество контроля. Если под качеством измерений следует понимать совокупность свойств состояния измерений (точность результатов измерений, сходимость, воспроизводимость, быстрота получения результатов, единство измерений), обуславливающих получение результатов измерений с требуемыми точностными характеристиками, в необходимом виде и в установленный срок, то качество контроля необходимо дополнительно характеризовать таким свойством, как надежность контроля, т.е. минимум специфических ошибок - ошибок первого рода («риска поставщика») или ложной тревоги, определяющей вероятность отнесения годных объектов контроля к негодным, и ошибок второго рода («риска потребителя»), при наличии которых негодные изделия классифицируются как годные.

К периоду начала работы над диссертацией (конец 80-х годов) в России проблемам испытаний и НК уделялось серьезное внимание. Большой вклад в развитие методов и средств НК, в первую очередь, ультразвукового, магнитного, вихретокового, электромагнитного и проникающего контроля внесли ученые МНПО «Спектр», созданного на базе Института интроскопии [6, 7, 8].

Однако проблемой обеспечения единства измерений в области НК и его качества практически никто в то время не занимался, поскольку не придавалось должного значения измерительному НК как способу получения достоверной количественной информации о результатах испытаний, позволяющей с минимальными вероятностями ошибок принимать наиболее эффективные, юридически обоснованные решения по оценке соответствия. Отсутствовала и нормативная база, т.к. все 4 основополагающих закона («О защите прав потребителей», «О стандартизации», «Об обеспечении единства измерений», «О сертификации продукции и услуг») были приняты лишь в 1992-1993 гг.

Кроме того, методы НК с использованием системных сенсоров (голографических, волоконно-оптических, телевизионных, тепловизионных и пр.) стали активно развиваться и применяться при контроле, диагностировании, распознавании образов также, в основном, в последнее десятилетие и, не имея метрологической базы, не принадлежали к категории методов и средств измерительного неразрутающего контроля.

Из вышеизложенного становится очевидной актуальность решения проблемы обеспечения единства измерений в каждом из видов контроля. Под единством измерений в данном случае понимается такое состояние измерений в области неразрушающего контроля, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах и погрешности измерений известны с заданной вероятностью. Для решения этой проблемы в целом необходимы длительное время, усилия многих коллективов метрологов и внушительные затраты.

Однако начать следовало с разработки и внедрения научно-методических и организационных основ метрологической (измерительной) инфраструктуры в области контроля, чему в основном и посвящена настоящая диссертация.

Анализ современного состояния и перспектив развития методов и средств контроля показал, что подавляющее их большинство относится к неразрушающим с использованием полей различной физической природы.

Наибольшее распространение получили виды неразрушающего контроля (НК), базирующиеся на акустическом поле и на электромагнитных полях разных частотных диапазонов. В активном режиме неразрушающего контроля контролируемый объект облучается внешним источником, результатом чего является возбуждение воспринимаемого сенсором вторичного поля, преобразуемого, как правило, в электрический выходной сигнал, подлежащий регистрации, обработке, отображению и при необходимости передаче в исполнительные органы системы обратной связи, воздействующей на объект. Как облучатель, так и сенсор могут контактировать с объектом или действовать дистанционно, но в обоих случаях объект остается неповрежденным. В пассивном режиме источником поля (например, теплового или магнитного) служит сам объект, остальная схема контроля та же, что и в активном режиме.

Методологическая общность процедуры НК независимо от физической природы поля позволяет выработать единую для всех видов НК концепцию построения унифицированной системы обеспечения единства измерений в области НК.

Поэтому целью настоящей работы явилась разработка научных, научно-методических и организационных основ СИСТЕМЫ обеспечения точности и достоверности результатов неразрушающего контроля при испытаниях и в процессе эксплуатации объектов.

Выбор для иллюстрации именно оптико-физических методов и средств не случаен, поскольку в комплексы НК в последние годы все чаще встраиваются не выделяемые в отдельные структуры оптико-физические информационно-измерительные системы (ИИС), причем в настоящее время активно внедряются ИИС третьего и четвертого поколений, в которых все более широкое применение получают системные измерительные преобразователи -голографические, телевизионные, рентгенографические, фотодиодные матрицы, микроканальные пластины и пр., позволяющие воспринимать поля исследуемых оптических величин и полностью автоматизировать процессы НК с выдачей достоверных количественных результатов контроля и испытаний.

К числу основных, впервые сформулированных и поставленных в диссертации задач, следует отнести:

- создание Концепции развития стандартизации, метрологии и оценки соответствия в области неразрушающего контроля;

- обоснование необходимости разработки и создания в России Системы обеспечения качества НК (СОК НК), состоящей из трех основных подсистем: аккредитации измерительных лабораторий или лабораторий неразрушающего контроля (ЛНК), сертификации средств неразрушающего контроля (СНК), сертификации персонала в области неразрушающего контроля (ПНК); разработку схем перечисленных подсистем и обоснование их структуры, функций, взаимодействия внутри СОК НК, гармонизацию с действующей системой обеспечения единства измерений в видах измерений и пр.;

- разработку ряда конкретных методов и средств ИНК в области оптико-физических испытаний продукции и доказательства эффективности предложенных в работе структур подсистем.

Цель работы предопределила научные, научно-методические и организационные задачи, потребовавшие решения, а также содержание диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе получены следующие основные результаты: В работе впервые получены следующие новые научные результаты: 1. Разработана Концепция развития стандартизации, метрологии и оценки соответствия в области неразрушающего контроля, в рамках которой:

- систематизированы данные, характеризующие методы НК в цепочке «измерения-испытания-контроль» в сопоставлении с целью, критериями качества и единства измерений;

- изучена взаимосвязь НК со стандартизацией, метрологией, сертификацией и аккредитацией;

- рассмотрены основные аспекты концепции, включающие цель, задачи, пути реализации, подготовку кадров, вопросы финансирования и материального обеспечения.

2. Сформулированы и реализованы в виде информационно-измерительной системы общие требования к получению и обработке результатов неразрушающих испытаний и контроля:

- проведено теоретическое исследование с использованием аппарата теории множеств проблемы анализа и синтеза входного измерительного канала типового средства НК и технического диагностирования как статистической измерительной системы (СИС) и доказана необходимость формирования тщательно подобранного банка 'классифицированных входных воздействий, используемого для калибровки средств ИНК;

- разработана функциональная схема статистической измерительной системы, включающей устройства синтеза стандартных процессов, классификатор признаков процесса или поля, классификатор оценок, вычислитель оценок, компаратор и устройство представления результатов измерений;

- установлена и оценена функциональная связь вероятностей ошибок 1-го и 2-го рода с погрешностями при проведении измерительного, измерительно-преобразовательного и допускового контроля.

3. Выполнен анализ состояния нормативно-технической, поверочной и калибровочной базы НК и испытаний, сформулированы требования к ней.

4. Разработаны научно-методические и организационные основы Системы обеспечения качества НК и трех ее подсистем: аккредитации лабораторий НК, сертификации персонала в области НК, сертификации средств НК; установлены их структурные схемы и вся необходимая нормативно-техническая документация; разработаны общие требования к системе обеспечения единства измерений средствами НК и испытаний и их нормативного обеспечения.

Автором и при его участии разработаны, исследованы и введены в эксплуатацию во ВНИИОФИ следующие приборы оптического НК, испытаний и технического диагностирования:

- установки и методики измерения в целях ИНК светотехнических характеристик световозвращателей механических транспортных средств и световозвращающих материалов дорожных знаков;

- установка и методика УФ люминесцентной дефектоскопии;

- государственные стандартные образцы состава растворов ионов металлов и методика их аттестации методом пламенной атомно-абсорбционной спектрофотометрии.

1. Стандарт ИСО 8402-94. Управление качеством и обеспечение качества-Словарь.

2. Хофман Д. Техника измерений и обеспечение качества. Справочная книга/Пер. с нем. под ред.Л.М.Закса, С.С.Кивилиса. М.: Энергоиздат, 1983.-472 с.

3. Цапенко М.М. Измерительные информационные системы: Структуры и алгоритмы, системотехническое проектирование.: Учебпособие для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 439 с.

4. Крылова Г.Д. Основы стандартизации, сертификации, метрологии: Учебник для вузов. М.Аудит, ЮНИТИ, 1998. - 479 с.

5. Корнеева Т.В. Толковый словарь по метрологии, измерительной технике, управлению качеством. Основные термины: около 7000 терминов. М.: Рус.яз., 1990. - 464 с.

6. Боровиков A.C., Денель А.К. Технология и аппаратура капиллярной дефектоскопии. М.: Машиностроение, 1980. 51 с.

7. Неразрушающий контроль. В 5 кн. Практическое пособие под ред.Н.В.Сухорукова, М.: Высшая школа, 1993 г.

8. Технические средства диагностирования. Справочник/Под.ред. В.В.Клюева, М.: Машиностроение, 1989, 682 с.

9. Иванов В. С., Исаев Л. К., Муравская Н. П. Концепция развития стандартизации, метрологии и оценки соответствия в области неразрушающего контроля. Измерительная техника, 1999г., №5, стр. 31-35.

10. Н. П. Муравская- Проблемы метрологического обеспечения в области неразрушающего контроля -"Измерительная техника", 1998г., №11, стр.71-72

11. ПР 50.2.009-95. Правила по метрологии. Порядок проведения испытаний для целей утверждения типа.

12. Н. П. Муравская- Практика внедрения Закона РФ "Об обеспечении единства измерений" при проведении неразрушающего контроля -"Законодательная прикладная метрология", 1995 г., № , стр. 25-26.

13. В. С. Иванов, Л. К. Исаев, Н. П. Муравская- Создание системы сертификации средств неразрушающего контроля, 15-я Петербургская конференция "Ультразвуковая дефектоскопия конструкций", Сборник трудов, 30 мая-1 июня 1995 г., стр. 176.

14. Неразрушающий контроль и диагностика: Справочник/Под.ред. В.В.Клюева. М.: Машиностроение, 1995. - 488 с.

15. Ivanov V. S., Kaidalov S. A., Kruticov V. N, Kosherov V. V., Muravskaja N. P.-High-Speed Dissectors. Trans, of the 23-rd International Congress on High-Speed Photograpfhy and Photonics, 20-25.09.1998, p. 15

16. S. Anevsky, V. Ivanov, V. Kuznetsov, О. Minaeva, О. Morozov, N. Muravskaja, M. Pavlovitch, V. Sapritsky, A. Verny and Y. Zolotarevsky. Multychannel radiometer for measurements of effective and dangerous acts of UV radiation. Newrad 99, Abstract 17.

17. Иванов В. С., Кайдалов С. А., Кузнецов В. П., Муравская Н. П., Рукин Е. М. Проблемы метрологического обеспечения атомно-абсорбционных измерений для целей испытания продукции. Законодательная и прикладная метрология, 1997г., №6, стр.33.

18. Машиностроение. Энциклопедия. Раздел Ш «Технология производства машин», том Ш-7 «Измерения, контроль, испытания и диагностика» под ред.В.В.Клюева. М.Машиностроение, 1996 - 459 с.

19. А.К.Гурвич, Г.Я.Дымкин. Системы неразрушающего контроля на железных дорогах России. Состояние и направление развития. 16-я Петербургская конференция "Ультразвуковая дефектоскопия металлоконструкций.

20. Информативная достоверность. УЗДМ -98", Сборник трудов, 3-5 июня 1998г., стр. 157-161.

21. Исаев JI.K., Малинский В.Д. Метрология и стандартизация в сертификации. -М.: Изд-во стандартов, 1996.

22. Международная инженерная энциклопедия неразрушающие методы контроля. Под редакцией проф. Кершенбаума, М. 1992, 1995 в 3-х томах.

23. Г.С. Шелихов. Магнитопорошковая дефектоскопия деталей и узлов. Практическое пособие Москва, 1995.

24. В.В.Козлов. Поверка средств неразрушающего контроля, Москва, издательство Машиностроение, 1989.

25. А. К. Гурвич. Ультразвуковой контроль сварных швов. Киев.Техника, 1972.

26. Артесс А. Е. Контроль качества продукции машиностроения.- Москва. Стандарты 1974.

27. Самойлович Г.С. Неразрушающий контроль металлоизделий. -Москва. Стандарты. 1976.

28. Румянцев C.B. Радиационная дефектоскопия,- Москва, Атомиздат, 1974.

29. Боровиков JI.C. Капиллярные методы дефектоскопии. -Москва, Машиностроение, 1998.

30. Корякин A.B. и Боровиков A.C. Люминесцентная и цветная дефектоскопия -Москва, Машиностроение, 1972.

31. Соболев В.М., Афанасьев Е.И. Источники света и пускорегулирующая аппаратура Москва, Энергия, 1973.

32. Химченко И.В. Методическое руководство по цветной дефектоскопии деталей и сварочных швов Москва, НИИХиммаш, 1969.

33. Алешин Н.П. Методы акустического контроля металлов.- М. Машиностроение. 1989.

34. Неразрушающие испытания (справочник) под ред. Р.Мак-мастера, перевод с английского, издательство Энергия, 1965.

35. Н.П.Гвоздева, К.И.Коркина. Прикладная оптика и оптические измерения, -Москва, издательство Машиностроение, 1976.

36. Оптико-механические приборы, кол. авторов, Москва, издательство Машиностроение, 1975.

37. В.В.Мешков, А.Б.Матвеев Основы светотехники,- Москва, издательство Энергоиздат, 1989.

38. И.Н.Топореи. Оптика шероховатой поверхности, Ленинград, издательство Машиностроение, 1988.

39. М.И.Апенко, A.C.Дубовик Прикладная оптика Москва, издательство Наука, 1974.

40. А.Н.Зайдель. Ошибки измерений физических величин Ленинград, издательство Наука, 1974.

41. Оптические приборы в машиностроении. Справочник -М.Машиностроение, 1974.

42. И.В.Пейсахсон. Оптика спектральных приборов -Ленинград, Машиностроение, 1970.

43. В.В.Лебедева. Техника оптической спектроскопии. м. Изд.Московского Университета, 1977.

44. Дж.Бендат, А.Пирсол. Измерение и анализ случайных процессов.Пер.с англ. -М. Изд.Мир, 1974.

45. Б.Леманн: Европа в начале Европейского общего. В: Европа начале Европейского общего рынка. EUROSPEC-Kompedium 1993, 113-126.

46. Журнал DIN Nr. 10. Основы работы DIN по нормированию. Издательство Beuth GmbH. Берлин-Вена-Цюрих 1995.

47. Решение Совета от 21 декабря 1989 г. по общей концепции оценки соответствия (90/С10/01). Ведомость Европейского Сообщества Nr. С 10/1 от 16.01.1990.

48. Решение Совета от 13 декабря 1990 г. об использовании в технических директивах по гармонизации модулей для различных фаз процедуры оценки соответствия (90/683/EWG). Ведомость Европейского Сообщества Nr.L 380/13 от 31.12.1990.

49. Европейская Комиссия: Руководство по применению директив Сообщества, составленных в соответствии с новой концепцией и общей концепцией, для технической гармонизации первое издание. Люксембург: Ведомство по публикациям Европейского Сообщества, 1994.

50. Н.Файтенханзль. Процедура аккредитации в области, регулируемой законодательством опыт ZLS. Брошюра DAR Nr.8, Берлин, 1992, 99-107.

51. Х.Бергхаус. Значение сертификации и аккредитации в европейском рынке. В: Х.Гюнцлер: Аккредитация и обеспечение качества в аналитической химии. Издательство Springer, Берлин, Хайдельберг, 1994, 1-16.

52. Немецкий совет по аккредитации. Аккредитация и обеспечение качества испытаний в Европе Немецкие принципы и опыт. Материалы информационного мероприятия DAR 4-го и 5-го июня 1992 г. в Берлине. Брошюра DAR Nr.8, Берлин, июнь 1992 г.

53. Немецкий совет по аккредитации. Органы по аккредитации в Германии. Брошюра DAR Nr.l, Берлин, октябрь 1992г.

54. Федеральное ведомство по экономическим вопросам, отдел 1Х/2 орган по аккредитации: Австрийская система аккредитации. О.О., o.J.

55. Аккредитация BSI. Описание процедуры. BSI 7113, январь 1995.

56. Principles of accreditation in Europe. CERTIF. 94/4. McM/B/3, Брюссель, 28.07.1994.

57. M.Wloka, M.Golze. Akkreditierung und Qualitaetssicherung fuer das Prufwessen in Europa, изд.ЕхреП Verlag, Band 453, 1994.

58. Establishing and maintaining mutual recognition agreements between laboratory accreditation bodies, процедура EAL. Июнь 1995г.

59. Wolfgang Hansen. Zertifizierung und Akkreditierung von Produkten und Leistungen der Wirtschaft, изд.Саг1 Hanser Verlag, 1993.

60. Proceedings 6th European Conference on Non Destructive Testing, October 24-28th, 1994, Nice.

61. Proceedings 7th European Conference on Non Destructive Testing, May 26-29л, Copenhagen.

62. Исаев JI.K. Международное значение проблемы стандартных образцов. Измерительная техника. 1981, № 7, с.52.

63. Лахов В.М. и др. Программно-целевая основа деятельности государственной службы стандартных образцов. Измерительная техника. 1983, № 4, с.20-22.

64. Панева В.И., Бессонов Ю.С., Бабушкина З.Н. и др. Аттестованные смеси как средство метрологического обеспечения измерений. Труды IV Всесоюзной конференции по теоретической метрологии. Ленинград, 1986.

65. Измерения в промышленности: Справочник. В 3 кн./под ред.П.Профоса. Т.2. Способы измерения и аппаратура. М.: Металлургия, 1994, 384 с.

66. Семенко Н.Г., Панева В.И., Лахов В.М. Стандартные образцы в системе обеспечение единства измерений. М., Изд.стандартов, 1990.

67. Боровиков А.С., Прохоренко П.П., Дежкунов Н.В. Физические основы и средства капиллярной дефектоскопии. Минск, Наука и техника, 1983, 256 с.

68. Гурвич А.К. и др. Неразрушающий контроль. Кн.1. Общие вопросы. Контроль проникающими веществами. М., Высшая школа, 1992, 242 с.

69. Ермолов И.Н. Теория и практика ультразвукового контроля. М., Машиностроение, 1980, 240 с.

70. Прохоренко П.П., Мигун Н.П. Введение в теорию капиллярного контроля./ Под ред. А.С.Боровикова.М., Наука и техника, 1983, 207 с.

71. ПР 50.2.002-94. ГСИ. Порядок осуществления государственного метрологического надзора за выпуском, состоянием и применением средств измерений, аттестованными методиками выполнения измерений, эталонами и соблюдением метрологических правил и норм.

72. ПР 50.2.006-94 ГСИ. Поверка средств измерений. Организация и порядок проведения.

73. МИ 2277-93. ГСИ. Система сертификации средств измерений. Основные положения и порядок проведения работ.

74. ГОСТ 16263-70. Метрология термины и определения.

75. ГОСТ 16504-81. ГСИ. Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения.

76. ГОСТ 8.315-97. ГСИ. Межгосударственный стандарт. Стандартные образцы состава и свойств веществ и материалов.

77. ГОСТ Р 51000.3-96. Государственная система стандартизации Российской Федерации. Система аккредитации в Российской Федерации. Общие требования к аккредитации испытательных лабораторий.

78. ГОСТ Р 51000.4-96. Государственная система стандартизации Российской Федерации. Система аккредитации в Российской Федерации. Общие требования к испытательным лабораториям.

79. ГОСТ 20415-82. Контроль неразрушающий. Методы акустические. Общие положения. Взамен ГОСТ 20415-75.

80. ГОСТ 20426-82. Контроль неразрушающий. Методы дефектоскопии Радиационные. Область применения. Взамен ГОСТ 20426-75.

81. ГОСТ 26170-84. Контроль неразрушающий. Приборы радиоволновые. Общие технические требования.

82. ГОСТ 28369-89. Контроль неразрушающий. Облучатели ультрафиолетовые. Общие технические требования и методы испытаний. Взамен ГОСТ 4.177-85 в части капиллярных дефектоскопов.

83. ГОСТ 23667-85. Контроль неразрушающий. Дефектоскопы ультразвуковые Методы измерения основных параметров. Взамен ГОСТ 23667-79.

84. ГОСТ 23829-85. Контроль неразрушающий акустический. Термины и определения. Взамен ГОСТ 23829-79.

85. ГОСТ 24034-80. Контроль неразрушающий радиационный. Термины и определения.

86. ГОСТ 24289-80. Контроль неразрушающий вихретоковый. Термины и определения.

87. ГОСТ 24450-80. Контроль неразрушающий магнитный. Термины и определения.

88. ГОСТ 24521-80. Контроль неразрушающий оптический. Термины и определения.

89. ГОСТ 24522-80. Контроль неразрушающий капиллярный. Термины и определения.

90. ГОСТ 25313-82. Контроль неразрушающий радиоволновой. Термины и определения.

91. ГОСТ 25314-82. Контроль неразрушающий тепловой. Термины и определения. '

92. ГОСТ 25315-82. Контроль неразрушающий электрический. Термины и определения.

93. ГОСТ 18353-79. Контроль неразрушающий. Классификация видов и методов. Взамен ГОСТ 18353-73.

94. ГОСТ 18442-80. Контроль неразрушающий. Капиллярные методы. Общие требования. Взамен ГОСТ 18442-73.

95. ГОСТ 21104-75. Контроль неразрушающий. Феррозондовый метод.

96. ГОСТ 21105-87. Контроль неразрушающий. Магнитопорошковый метод. Взамен ГОСТ 21105-75.

97. ГОСТ 23479-79. Контроль неразрушающий. Методы оптического вида. Общие требования.

98. ГОСТ 23483-79. Контроль неразрушающий. Методы теплового вида. Общие требования.

99. ГОСТ 26182-84. Контроль неразрушающий. Люминесцентный метод течеискания.

100. ГОСТ 8.552-86. ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений потока излучения и энергетической освещенности в диапазоне длин волн 0,03-0,04 мкм.

101. ГОСТ 30489-98. Определение уровня квалификации и сертификация персонала в области неразрушающего контроля.

102. Стандарт ИСО 3059. Non-destructive testing-method for indirect assessment of black light sources.

103. ГОСТ P ИСО 9001-96. Системы качества. Модель обеспечения качества при проектировании, разработке, производстве, монтаже и обслуживании.

104. ГОСТ Р ИСО 9002-96. Системы качества. Модель обеспечения качества при производстве, монтаже и обслуживании.

105. ГОСТ Р ИСО 9003-96. Системы качества. Модель обеспечения качества при окончательном контроле и испытаниях.

106. Стандарт ИСО 10012-1:1992. Требования, гарантирующие качество измерительного оборудования часть 1: Система подтверждения метрологической пригодности измерительного оборудования.

107. ЕАЬ-15. Правила по аккредитации лабораторий неразрушающего контроля.

108. ЕК 45001. Общие требования к деятельности испытательных лабораторий.

109. ЕМ 45002. Общие требования при оценке (аттестации) испытательных лабораторий.

110. ЕЙ 45013. Качество, контроль качества, персонал, сертификация, орган по сертификации, организация, технические условия.

111. ЕМ 473. Определение уровня квалификации и сертификация персонала в области неразрушающего контроля.

112. Система сертификации "ГОСТ". Аккредитованные испытательные лаборатории. Справочник. Москва, 1992.

113. Справочник ИЛАК. Системы аккредитации лабораторий.