1

315

315±5

35±15

2

340

340±10

<45

3

400

400±5

45±10

4

440

440±10

40±15

5

490

490±10

35±10

6

540

540±10

25±10

7

590

590±10

30±10

8

670

670±5

20±5

9

750

750±5

20±5

10

870

870±5

25±5

11

980

980±5

25±5

Кюветодержатель. В кюветодержатель 2 (рисунок 3.6) устанавливают кюветы с растворителем или контрольным раствором и помещают их в кюветное отделение. При микроколориметрировании используется приставка 1 для микроанализа с микрокюветами 3 или пробирками 4. Кюветодержатель устанавливают в кюветное отделение на столик так, чтобы две маленькие пружины находились с передней стороны.

Ввод в световой пучок одной или другой кюветы осуществляется поворотом ручки 4 (рисунок 3.2) до упора влево или вправо (до положения «1» или «2»).

В положении «1» в световой пучок вводится кювета с растворителем, в положении «2» -- в световой пучок вводится кювета с исследуемым раствором. Кюветное отделение закрывается крышкой 5.

При открытой крышке кюветного отделения шторка перекрывает световой пучок.

Рисунок 3.6 - Комплект сменных частей и принадлежностей

Устройство фотометрическое. В фотометрическое устройство входят фотоэлемент Ф-26, фотодиод ФД-24К, светоделительная пластинка, усилитель. Переключение фотоприемников осуществляется с помощью ручки 3 (рисунок 3.2).

Усилитель выполнен на печатной плате и устанавливается в колориметр через разъем.

б) Блок питания.

В блоке питания 1 (рисунок 3.3) расположены:

- стабилизаторы напряжений с выпрямителями;

- силовые трансформаторы.

Блок питания вдвигается по направляющим в колориметрический блок и закрепляется винтами 2. Электрическое соединение блока питания с другими блоками осуществляется через разъем.

На задней стенке блока питания имеется электрошнур с вилкой 6 для включения в сеть, предохранитель 5 (2А) и выключатель сетевого напряжения (тумблер) 4. На вилке имеется заземляющий контакт. Вилка должна подсоединяться к розетке, соединенной с заземляющей шиной.

в) Блок вычислительный.

В вычислительный блок 2 (рисунок 3.2) входит система микропроцессорная «Электроника МС 2703».

На передней панели МПС расположены клавиатура, цифровое табло и два сигнальных светодиода. Клавиатура состоит из 24 клавиш. Клавиша ПУСК предназначена для запуска микропроцессорной системы. Клавиши «Ь» и «с» предназначены для вызова на цифровое табло, из памяти МПС значений соответствующих коэффициентов для их контроля или ввода новых значений. Клавиша СБР предназначена для стирания значения вызванного коэффициента (в случае необходимости задания нового значения).

Клавиши «0», «1--9», «--», «,» предназначены для набора на цифровом табло МПС нового значения коэффициента «Ь» или «с».

Клавиша УТВ предназначена для записи в память МПС нового значения коэффициента, набранного на цифровом табло.

Клавший «К (1)», «ф (2)», «D (5)», «С (4)» предназначены для выполнения калибровки прибора, измерений коэффициента пропускания, оптической плотности исследуемого вещества, концентрации вещества в растворе.

Клавиша «A(3)» предназначена для измерения активности.

Клавиша «Ц/Р» предназначена для перевода МПС в один из двух режимов выполнения измерений: режим одиночных измерений или режим циклических измерений. В режиме одиночных измерений измерения выполняются один раз при нажатии соответствующей клавиши; в режиме циклических измерений первое измерение производится при нажатии соответствующей клавиши и затем повторяется циклически с периодом 5с до тех пор, пока МПС не будет переведена в режим выполнения одиночных измерений. Перевод МПС из режима циклических измерений в режим одиночных измерений и обратно происходит при нажатии клавиши «Ц/Р». Сигнальный светодиод «Ц» и сигнальный светодиод «Р» служат для отображения режима измерения. В случае если МПС находится в режиме одиночных измерении, то горит светодиод «Р», в противном случае горит светодиод «Ц». Цифровое табло состоит из 6-ти индикаторов. Первый индикатор служит для отображения одного из символов «3», «2», «1», «4», «5», «0» появляющегося при нажатии одной из клавиш «А (3)», «ф (2)», «К (1)», «С (4)», «D (5)» соответственно и при измерении «нулевого отсчета» n₀. Индикаторы 2--6 служат для вывода результатов измерений и значений параметров «с» и «Ь».

Клавиша «Ш (0)» МПС предназначена для проверки (измерения) «нулевого отсчета»n₀.

3.3 Общие указания по эксплуатации фотоэлектрического колориметра КФК-2МП

метрологический фотометрический колориметр

Для получения достоверных результатов измерений, близких к действительным значениям, и чтобы избежать поломки прибора необходимо правильно использовать фотоколориметр. Если колориметр внесен в помещение с мороза, то распаковка и расконсервация его должны производиться после 24 часов пребывания в помещении. Расконсервации подлежат головки винтов и тумблер 4 (рисунок 3.3). После распаковки следует проверить комплектность колориметра на соответствие паспорту, а затем ознакомиться с его работой, конструкцией и назначением всех органов управления. Измерения на колориметре следует проводить при температуре окружающего воздуха от 10 до 35°С.

При измерении со светофильтрами 315, 340, 400, 440, 490, 540 нм ручку ФОТОПРИЕМНИК устанавливают в положение «315 -- 540». При измерении со светофильтрами 590, 670, 750, 870, 980 нм ручку ФОТОПРИЕМНИК устанавливают в положение «590 -- 980».

Чтобы избежать погрешностей измерений рабочие поверхности кювет необходимо перед каждым измерением тщательно протирать спиртоэфирной смесью. При установке кювет в кюветодержатели нельзя касаться пальцами рабочих участков поверхностей (ниже уровня жидкости в кювете). Наличие загрязнений или капель раствора на рабочих поверхностях кюветы приводит к получению неверных результатов измерений. Жидкость наливается в кюветы до метки на боковой стенке кюветы. Жидкость в ограниченном объеме кюветы в некоторых случаях образует мениск. По капиллярам, в особенности по углам кюветы, жидкость поднимается на значительную высоту, равную 4--6 мм. Если уровень жидкости превышает метку на боковой стенке кюветы, то наблюдается переползание жидкости по углам, что создает впечатление протекания кюветы. Нельзя наклонять кювету с жидкостью при установке в кюветодержатель.

После смены светофильтра, а также после нахождения колориметра при открытой крышке кюветного отделения длительное время (более 5 мин), измерения начинают после, пятиминутной выдержки фотоприемника в освещенном состоянии, т. е. при закрытой крышке кюветного отделения.

Вблизи колориметра не должны находиться мощные источники электрических, магнитных полей, мощные источники света и нагревательные устройства. Нельзя допускать попадание прямых солнечных лучей на колориметр. Работа на колориметре должна производиться в чистом помещении, свободном от пыли, паров кислот и щелочей.

Все регулировочные работы, связанные с проникновением в корпус колориметра к токоведущим частям, замена неисправных деталей, разъединение и подключение штепсельных разъемов должны проводиться после отсоединения колориметра от сети. Трехжильный кабель питания имеет сечение жил, соответствующее протекающему току, длину не менее 1,5 м и снабжен штепсельной вилкой с заземляющей клеммой. Розетка должна быть подсоединена к заземляющей шине. Для выключения при токовых перегрузках колориметр имеет предохранитель и выключатель сетевого напряжения.

При техническом обслуживании фотоэлектрического колориметра проводят следующие операции:

а) смена лампы осветителя;

б) смена предохранителя;

в) смена фотоприемников;

г) смена светофильтров.

3.4 Порядок работы на фотоэлектрическом колориметре КФК-2МП

Перед работой на фотоэлектрическом колориметре необходимо проводить подготовительные работы. Для этого необходимо подсоединить колориметр к сети 220 В, 50/60 Гц, открыть крышку кюветного отделения и включить тумблер СЕТЬ, при этом должна загореться сигнальная лампа (на цифровом табло могут появляться различные символы). Нажать клавишу ПУСК -- на цифровом табло появляется мигающая запятая (после первого индикатора -- индикатора режима работы) и горит индикатор «Р». Если запятая не появилась -- повторно нажать клавишу ПУСК. В случае длительного хранения или транспортирования колориметра необходимо проверить правильность установки осветителя. Для этого установить светофильтр 590 нм, и в выходное окно кюветного отделения установить юстировочную пробку. В плоскости пробки должно быть круглое световое пятно.

В плоскость входного окна помещается папиросная бумага. Световое пятно на папиросной бумаге также должно быть круглой формы. Если данные условия не выполняются, винтами подвижки узла крепления лампы осветителя добиваются, чтобы в плоскости пробки и на папиросной бумаге было световое пятно круглой формы.

Чтобы получить более точные значения необходимо выдержать колориметр во включенном состоянии в течение 15 мин при открытой крышке кюветного отделения. Измерение и учет «нулевого отсчета» n₀ произвести при помощи клавиши «Ш (0)» МПС.

Перед измерением «нулевого отсчета» n₀ крышку кюветного отделения открывают и по истечении 5с нажимают клавишу «III (0)». На цифровом табло справа от мигающей запятой высвечивается значение n₀, а слева -- символ «0». Значение n₀ должно быть не менее 0,001 и не более 1,000.

Если отсчет n₀ не укладывается в указанные пределы, можно добиться нужного значения с помощью потенциометра НУЛЬ, доступ к которому осуществляется через отверстие в правой стенке колориметрического блока. Установка значения «нулевого отсчета» n₀ производится для каждого фотоприемника.

Порядок работы на фотоэлектрическом колориметре.

Первым делом перед каждым видом измерений проводят проверку «нулевого отсчета».

Измерение коэффициента пропускания в режиме одиночных измерений. В кюветное отделение устанавливают кюветы с растворителем или контрольным раствором, по отношению к которому производится измерение, и исследуемым раствором. Кювета с растворителем или контрольным раствором устанавливается в дальнее гнездо кюветодержателя, а кювета с исследуемым раствором в ближнее гнездо кюветодержателя. Ручкой 6 устанавливается необходимый светофильтр, ручкой 9 -- нужный фотоприемник. В световой пучок вводится кювета с растворителем или контрольным раствором при помощи ручки 4 (рисунок 3.2), которой устанавливается положение «1». Далее необходимо закрыть крышку кюветного отделения и нажать клавишу «К (1)». На цифровом табло слева от мигающей запятой загорается символ «1». Затем, с помощью ручки 4, которая устанавливается в положение «2», в световой пучок вводится кювета с исследуемым раствором.

При нажатии клавиши «ф(2)», на цифровом табло слева от мигающей запятой появляется символ «2», означающий, что произошло измерение коэффициента пропускания. Отсчет на цифровом табло справа от мигающей запятой соответствует коэффициенту пропускания исследуемого раствора в процентах. Эти операции проводятся 3--5 раз. Коэффициент пропускания измеряемого раствора определяется как среднее арифметическое из полученных значений.

Измерение оптической плотности в режиме одиночных измерений. Вначале необходимо провести операции указанные выше. Далее нажать клавишу «D(5)». На цифровом табло слева от мигающей запятой появляется символ «5», означающий, что произошло измерение оптической плотности. Отсчет на цифровом табло справа от мигающей запятой соответствует оптической плотности исследуемого раствора. Эти операции проводят 3--5 раз. Оптическую плотность определяют как среднее арифметическое из полученных значений.

Измерение концентрации вещества в растворе в режиме одиночных измерений. При измерении концентрации вещества в растворе следует соблюдать следующую последовательность в работе:

- выбор светофильтра, с длиной волны максимума поглощения исследуемого вещества;

- выбор кюветы;

- построение градуировочного графика для данного вещества и определение коэффициентов «с» и «Ь»;

- введение коэффициентов «с» и «Ь» в память вычислительного блока;

- измерение концентрации вещества.

Наличие в колориметре узла светофильтров и набора кювет позволяет подобрать такое их сочетание, при котором погрешность в определении концентрации достигает наименьших значений.

Выбор светофильтра проводят следующим образом.

Наливают раствор в кювету и определяют оптическую плотность для всех светофильтров колориметра. По полученным данным строят кривую, откладывая по горизонтальной оси длины волн, соответствующие максимуму коэффициента пропускания светофильтров, а по вертикальной оси -- соответствующие значения оптической плотности раствора. Отмечают тот участок кривой, для которого выполняются следующие условия:

- оптическая плотность имеет максимальную величину;

- ход кривой примерно параллелен горизонтальной оси, т. е. оптическая плотность мало зависит от длины волны.

Второе условие может для некоторых растворов не иметь места, тогда при выборе светофильтра ограничиваются выполнением первого условия. Светофильтр для работы выбирают так, чтобы длина волны, соответствующая максимуму коэффициента пропускания светофильтра, приходилась на отмеченный выше участок спектральной кривой испытуемого раствора.

Выбор кюветы. Как указывалось выше, абсолютная погрешность измерения коэффициента пропускания не превышает 1%. Относительная погрешность измерения оптической плотности раствора будет различной и достигает минимума при значении оптической плотности 0,4. Поэтому при работе на колориметре рекомендуется, путем соответствующего выбора кювет, работать вблизи указанного значения оптической плотности. Предварительный выбор кювет можно провести визуально, соответственно интенсивности окраски раствора. Если раствор интенсивно окрашен (темный), следует пользоваться кюветами с малой рабочей длиной (1--3 мм). В случае слабо окрашенных растворов рекомендуется работать с кюветами с большой рабочей длиной (30--100 мм).

В предварительно подобранную кювету наливают раствор и измеряют его оптическую плотность, введя в ход лучей соответствующий для данного раствора светофильтр.

При измерении ряда растворов кювету заполняют раствором средней концентрации. Если полученное значение оптической плотности составляет примерно 0,3-0,5 -- выбирают данную кювету для работы с этим раствором. В том случае, когда это условие не выполняется, следует испробовать другую кювету. Если величина измеренной оптической плотности больше 0,5--0,6, следует взять кювету меньшей рабочей длинной, если величина оптической плотности меньше 0,3--0,2, следует выбирать кювету с большей рабочей длиной.

Построение градуировочного графика для данного вещества и определение коэффициентов «с» и «Ь». Построение градуировочного графика проводятти следующим образом. Готовят ряд растворов данного вещества с известными концентрациями, охватывающими область возможных изменений концентраций этого вещества в исследуемом растворе. Затем измеряют оптические плотности всех растворов и строят градуировочный график, откладывая по горизонтальной оси известные концентрации, а по вертикальной -- соответствующие им значения оптической плотности.

По градуировочному графику определяют коэффициенты «с» и «Ь»

с = D₀ -- значение оптической плотности при С = 0, т. е. при пересечении градуировочного графика с осью оптической плотности D

(3.6)

где п -- угол между градуировочной прямой и осью концентраций С;

(C_i; D_і) -- текущая точка градуировочного графика.

Далее вводят в память вычислительного блока коэффициенты «с» и «Ь». Для этого нажимают клавиши «с» («Ь»), СБР-- на цифровом табло слева от мигающей запятой высвечивается символ «с» (Ь), набирают с помощью клавиатуры значение коэффициента «с» («Ь»). На цифровом табло справа от мигающей запятой высвечивается набранное значение коэффициента. Затем нажимают клавишу УТВ, и информация на цифровом табло исчезает.

Если при введении коэффициентов «с» или «Ь» в память на цифровом табло высвечивается значение, отличное от требуемого, то необходимо повторить все предыдущие операции. В случае если введение какого-либо коэффициента не производилось, то данный коэффициент равен начальному значению. Начальные значения коэффициентов приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Начальные значения коэффициентов

Коэффициент	Начальные значения коэффициента
с	0,000
Ь	1,000

Для контроля значений коэффициентов «с» и «Ь» в процессе измерений предусмотрено выведение их значений на цифровое табло. Для этого нажать клавишу «с» и «Ь» -- на цифровом табло высвечивается их значение.

В кюветное отделение устанавливаются кюветы с растворителем или контрольным раствором, по отношению к которому производится измерение, и исследуемым раствором. Кювета с растворителем или контрольным раствором устанавливается в дальнее гнездо кюветодержателя, а кювета с исследуемым раствором в ближнее гнездо кюветодержателя. Далее необходимо установить необходимый светофильтр и нужный фотоприемник. Затем закрывают крышку кюветного отделения и нажимают клавишу «К (1)». На цифровом табло слева от мигающей запятой загорается символ «1». Переведя ручку 4 в положение «2», нажимают клавишу «С (4)». На табло слева от мигающей запятой появляется символ «4», означающий, что произошло измерение концентраций исследуемого раствора. Отсчет на цифровом табло справа от мигающей запятой соответствует значению концентрации исследуемого раствора.

Данные операции проводят 3-5 раз и окончательное значение измеренной величины определяют как среднее арифметическое из полученных значений.

При нелинейной зависимости оптической плотности D от концентрации С вещества в растворе неизвестную концентрацию определяют по градуировочному графику. Для этого раствор наливают в ту же кювету, для которой построен градуировочный график и, включив тот же светофильтр, измеряют оптическую плотность раствора. Затем по градуировочному графику находят концентрацию соответствующую измеренному значению оптической плотности.

Измерения коэффициента пропускания ф, оптической плотности D и концентрации С в режиме с периодом 5 с проводятся аналогичным образом.

Отличаются лишь тем, что выполняемые операции производят в режиме работы «Ц».

Измерение активности. При измерении активности в кюветное отделение устанавливается без срезания светового пучка кювета с исследуемым раствором. Клавиша «Ц/Р» должна находиться в режиме «Р».

Затем закрывают крышку кюветного отделения. Вводят в память вычислительного блока коэффициенты «с» и «b», которые определены заранее. Нажимают клавиши «А (3)», СБР. На цифровом табло слева от мигающей запятой высвечивается символ «- », а справа -- 0,000. Далее вводят в память значение времени t, через которое должно быть произведено измерение активности А. Для этого нажимают одну из клавиш «1» -- «9». (Время в память вводится в секундах и может принимать значение 10с, 20с,..., 90с). При нажатии клавиш УТВ, на цифровом табло слева от мигающей запятой символ «-» исчезает и вместо него высвечивается символ «3». Через время t на цифровом табло справа от мигающей запятой высвечивается значение активности А. Если требуется измерить активность того же раствора в следующий промежуток времени t, то необходимо нажать клавишу «A(3)», затем УТВ.

3.5 Общие замечания при работе на фотоколориметрах

Надежность результатов измерений при работе на фотоколориметрах и фотометрах обеспечивается, в первую очередь, правильной установкой (юстировкой) и эксплуатацией приборов. Поэтому приступать к измерениям можно только после тщательного ознакомления с устройством прибора и правилами его эксплуатации. Измерения на фотоэлектрических приборах можно начинать через 15--20 мин после включения прибора для того, чтобы установился режим накала лампы осветителя. Большое значение для получения правильных результатов имеет чистота кювет. Кюветы всегда должны быть тщательно вымыты; желательно хранить их заполненными дистиллированной водой. Брать кюветы при измерениях можно только за боковые стенки, через которые не проходит поглощаемый световой поток.

Растворы сравнения (нулевые растворы).

Измерение оптической плотности стандартного и исследуемого окрашенных растворов всегда производят по отношению к раствору сравнения (нулевому раствору). В качестве раствора сравнения можно использовать аликвотную часть исследуемого раствора, содержащего все добавляемые компоненты, кроме реагента, образующего с определяемым ионом окрашенное соединение. В том случае, когда сам реагент имеет окраску, раствор сравнения приготавливают следующим образом: к небольшому количеству дистиллированной воды прибавляют реагент и все компоненты (кроме определяемого) в тех же количествах, что и при приготовлении окрашенных растворов определяемого вещества. Затем раствор доводят водой до требуемого объема и перемешивают. Если добавляемый реагент и все остальные компоненты раствора сравнения бесцветны и, следовательно, не поглощают лучей в видимой области спектра, то в качестве раствора сравнения можно использовать дистиллированную воду.

При небольшом избытке реагента оптические плотности растворов окрашенного комплекса и чистого реагента целесообразнее измерять отдельно по отношению к чистому растворителю и затем косвенным приемом определить оптическую плотность D, обусловленную поглощением только анализируемого комплекса.

Поправка на холостой опыт.

Выделение определяемых компонентов из разбавленных растворов и отделение их от мешающих элементов при анализе веществ высокой степени чистоты производят обычно химическим путем с помощью различных реактивов, посуды, аппаратуры. Хотя для этих целей, как правило, применяют специально очищенные реактивы и дважды перегнанную воду, все же они могут содержать определяемую примесь, а стеклянная и кварцевая аппаратура тоже частично растворяется под действием применяемых кислот, щелочей и т.д. Поэтому при фотометрических определениях микропримесей элементов всегда проводят холостой опыт, т. е. проделывают все те же операции с реактивами только без анализируемого вещества. Обычно в полученном растворе почти всегда обнаруживают какое-то количество искомого вещества. Эту поправку на холостой опыт вычитают из полученного результата определения. Для достижения более высокой чувствительности (при прочих равных условиях) необходимо, чтобы поправка на холостой опыт была бы значительно меньше определяемого количества примеси. При количественной оценке предела обнаружения большое значение имеет корректная постановка холостого опыта. Обычно холостой опыт выполняют без анализируемого образца со всеми добавленными реактивами, проводя их через все стадии анализа, предусмотренные методикой. Однако полученные таким образом результаты могут оказаться не всегда корректными, поскольку остатки матриц в растворе пробы могут оказывать влияние на результаты определения микроэлементов, в то время как в растворе холостого опыта, не содержащего растворенной пробы, подобных влияний нет. Для более строгого учета влияния солевого фона растворенной пробы следует использовать методику проведения холостого опыта с применением двух разных навесок пробы либо с введением в раствор холостого опыта какой-то части анализируемой пробы, добавляемой в фотометрируемый раствор. В последнем случае находят содержание определяемого микрокомпонента в фотометрируемом (анализируемом) и холостом растворах, а затем рассчитывают фактическое содержание определяемого элемента в холостой пробе по уравнениям.

4. ПОВЕРКА ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КОЛОРИМЕТРА КФК-2МП

4.1 Поверка средств измерений, ее виды и методы

Согласно закону Республики Беларусь “Об обеспечении единства измерений” и стандарту СТБ 8003-93 “Поверка средств измерений. Организация и порядок проведения”:

- поверка средств измерений -- это совокупность операций, выполняемых органами государственной метрологической службы и субъектами хозяйствования с целью определения и подтверждения соответствия СИ установленным требованиям.

- субъекты хозяйствования -- юридические лица (не зависимо от вида производства, характера деятельности, формы собственности и ведомственной принадлежности), а также предприниматели без статуса юридического лица, осуществляющие хозяйственную деятельность на территории РБ.

- метрологическая служба (МС) -- совокупность субъектов деятельности и видов работ, направленных на обеспечение единства измерений.

Одной из основных задач деятельности метрологической службы Республики Беларусь является поверка средств измерений. Поверку СИ проводят органы Госстандарта или субъекты хозяйствования с целью установления их соответствия метрологическим и техническим требованиям, установленным в нормативных документах, и признания СИ пригодными к применению.

В зависимости от того, какой метрологической службой выполняется поверка, она подразделяется на государственную и ведомственную.

Обязательной государственной поверке подлежат СИ, используемые в торговле, здравоохранении, обеспечении защиты и безопасности государства, промышленности, строительстве, сельском хозяйстве, гидрометрии, связи, коммунальном хозяйстве, на транспорте и других сферах деятельности при:

-контроле за медикаментами;

-контроле за состоянием окружающей среды;

-хранении, перевозке и уничтожении токсичных, легких на возгорание, взрывчатых и радиоактивных веществ;

-контроле за безопасностью и условиями труда;

-определении безопасности и качества продукции, соответствия ее реальных характеристик заданным;

-контроле за всеми видами сырья и продуктов питания;

-проведении испытаний, поверке и метрологической аттестации СИ;

-проведении измерений, результаты которых служат основанием для регистрации национальных и международных спортивных рекордов.

Перечень средств измерений, подлежащих обязательной поверке в органах ГМС, устанавливается Госстандартом.

Другие СИ подлежат поверке МС субъектов хозяйствования. В отдельных случаях по согласованию с Госстандартом допускается замена обязательной государственной поверки поверкой в метрологических службах субъектов хозяйствования. СИ, поверка которых не может быть обеспечена субъектами хозяйствования, предоставляются на поверку либо в органы ГМС, либо на предприятия, в организации и учреждения других министерств и ведомств, имеющих право такой поверки.

Предельный срок нахождения СИ, поступивших на государственную поверку при условии представления их в соответствии с графиком государственной поверки, составляет 15 дней. Процедура поверки регламентируется специальной НД: стандартами на методы и средства поверки, инструкциями по поверке, методическими указаниями и т.д. [5].

Как правило, поверку СИ проводят по методикам поверки, разработанным в соответствии с требованиями РД РБ 50.8103 и утвержденными в результате проведенных государственных испытаний по СТБ 8001 или МА по СТБ 8004.-93. Право проведения поверки предоставлено поверителям -- лицам, прошедшим обучение, сдавшим экзамены в учебных заведениях Госстандарта. Допускается проведение поверочных работ не только служащими метрологических служб, но также работниками других подразделений предприятия. Это положение позволяет совмещать поверку СИ с операциями по выходному техническому контролю СИ, которые выпускаются из производства.

Организацию и проведение поверки обеспечивают органы ГМС, аккредитованные поверочные лаборатории и МС субъектов хозяйствования. Метрологические службы субъектов хозяйствования, поверяющие собственные СИ, должны быть зарегистрированы в органах Госстандарта в установленном порядке. При поверке СИ для других организаций эти службы должны быть аккредитованы в системе аккредитации поверочных и испытательных лабораторий согласно положениям СТБ 941.2 - 93.

Поверку средств измерений органы метрологической службы могут производить в стационарных и передвижных поверочных лабораториях, непосредственно на предприятиях и в сельскохозяйственных организациях путем командирования поверителей.

Результаты поверки оформляются протоколом по форме, установленной в НД по поверке. В протокол вносят наименование и МХ применяемых ОСИ и результаты измерений. Все материалы, содержащиеся в протоколе, подвергаются анализу и обработке, на основании которых делается вывод о годности или негодности СИ к применению. Вывод фиксируется в протоколе, имеющем статус основного юридического документа. На поверенные СИ ГМС выдаются свидетельства, а ведомственными МС - аттестаты.

Виды поверок:

а) Первичная поверка - проводится при выпуске средств измерений в эксплуатацию из производства и ремонта.

б) Периодическая поверка - проводится при эксплуатации и хранении приборов через межповерочные интервалы, установленные с расчетом обеспечения исправности средств измерений на период между поверками. Межповерочный интервал -- интервал времени, указанный в документе по поверке, в течение которого СИ должно удовлетворять установленным требованиям. Межповерочные интервалы устанавливаются при проведении государственных приемочных испытаний или метрологической аттестации СИ, исходя из показателей надежности. Они должны гарантировать метрологическую исправность СИ в период между поверками. СИ, находящиеся на хранении, срок которого превышает межповерочный интервал, не подвергаются периодической поверке при условии соблюдения нормативных требований к их консервации, условий хранения, вида консервации и упаковки, такие СИ подвергаются поверке перед началом эксплуатации.

в) Внеочередная поверка - должна проводиться при эксплуатации (хранении) средств измерений вне зависимости от сроков периодической поверки: когда необходимо удостовериться в исправности; при вводе в эксплуатацию средств измерений, поступающих по импорту; при проведении работ по корректированию межповерочных интервалов; при контроле результатов периодической поверки; когда средства измерений устанавливаются в эксплуатацию после истечения половины гарантийного срока.

г) Инспекционная поверка - проводится для выявления исправности средств измерений, выпускаемых из производства или ремонта и находящихся в обращении; при проведении метрологической ревизии на предприятиях.

д) Экспертную поверку -- осуществляют при проведении метрологической экспертизы средств измерений органами государственной метрологической службы. Эту поверку проводят с целью обоснования заключения о пригодности СИ к применению.

Метрологическую экспертизу проводят при возникновении спорных вопросов по метрологическим свойствам, методам и средствам поверки, исправности средств измерений и пригодности их к применению.

Под методами поверки понимают методы передачи размера единиц физической величины. В основу классификации применяемых методов поверки положены следующие признаки, в соответствии с которыми СИ могут быть поверены:

- без использования компаратора или прибора сравнения, то есть непосредственным сличением поверяемого СИ с эталонным СИ того же вида;

- сличением поверяемого СИ с эталонным СИ того же вида с помощью компаратора или других средств сравнения;

- прямым измерением, поверяемым СИ значения физической величины, воспроизводимой эталонной мерой;

- прямым измерением эталонным СИ значения физической величины, воспроизводимой подвергаемой поверке мерой;

- косвенным измерением величины, воспроизводимой мерой или поверяемым прибором, подвергаемым поверке;

- путем независимой (автономной) поверки.

Важнейшими составными частями систем воспроизведения единиц и передачи их размеров являются поверочные схемы -- нормативный документ, устанавливающий соподчинение средств измерения участвующих в передаче размера единицы от эталона рабочим средствам измерения, с указанием методов и погрешностей при передаче. Передача размера единицы физической величины рабочим средствам измерений осуществляется при их поверке или калибровке с использованием рабочих эталонов разных разрядов.

Основные положения о поверочных схемах регламентированы ГОСТ 8.061-80 «Поверочные схемы. Содержание и построение».



Рисунок 4.1--Государственная поверочная схема. где ОСИ - образцовые средства измерения; 2 - метод сличения передачи размера единицы.

4.2 Операции и средства поверки фотоэлектрического колориметра КФК-2МП

При проведении поверки должны выполняться следующие операции:

- внешний осмотр;

- проверка правильности отработки вводимой и выводимой информации;

- проверка выходных сигналов;

- определение изменений показаний по цифровому табло при освещенных фотоприемниках;

- определение основной абсолютной погрешности при измерении коэффициента пропускания;

- определение среднеквадратического отклонения отдельного наблюдения при измерении коэффициента пропускания;

- проверка коэффициентов пропускания контрольных светофильтров «К-1» и «К-2».

При проведении поверки должны применяться средства поверки и оборудование, указанные в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Средства поверки и оборудование для поверки

Наименование средств поверки и оборудования	Нормативно-технические характеристики
Набор (или три набора) образцовых нейтральных светофильтров с коэффициентами пропускания, близкими к 75, 50, 15%.	Погрешность аттестации органами Госстандарта СССР набора для длины волны 540 нм не более 0,5% (абс), трех наборов -- не более 0,5% (абс)
Вольтметр типа Э515/3	ГОСТ 8711-78 Предел измерения напряжения до 300 В, класс 0,3
Психрометр аспирационный МВ-4М	ГОСТ 6353-52 Пределы измерений относительной влажности от 10 до 100%, погрешность -- не более ±5%
Барометр мембранный металлический МВ-3-1-0,4	ГОСТ 23696-79 Верхний предел до 1060 ГПа (795 мм рт. ст.), класс 0,4
Электронно-счетный частотомер Ф 5041	ТУ25-04-2415-74
Секундомер СОПпр-6а-2Ш	ГОСТ 5072-79

Разрешается применение других измерительных средств, удовлетворяющих по классу точности и прошедших метрологическую аттестацию в органах государственной метрологической службы.

4.2 Условия поверки и подготовка к ней

При проведении поверки должны соблюдаться следующие условия:

- температура окружающей среды, °С - 20±5

- атмосферное давление, кПа - 101,3±0,4 (760±30 мм рт. ст.)

- относительная влажность воздуха, % - 65±15

- напряжение питания сети, В - 220 + 22

- частота, Гц - 50±0,5

До проведения поверки колориметр необходимо выдерживать на рабочем месте не менее 2 ч. В случае, если колориметр находился при температуре ниже 10°С, то время выдержки должно быть не менее 24 ч. Колориметр должен проверяться в помещении свободном от пыли, паров кислот и щелочей, при отсутствии вибрации и тряски. Все работы с поверяемым колориметром проводят согласно инструкции по эксплуатации. Все регулировочные работы, смена ламп производят после отсоединения колориметра от электросети.

Перед проведением поверки колориметр подсоединяют к сети, включают тумблер СЕТЬ, нажимают клавишу ПУСК и выдерживают колориметр во включенном состоянии не менее 15 мин. Перед серией измерений, а также при смене фотоприемников нажимают клавишу «Ш» при открытом кюветном отделении и проверяют «нулевой отсчет» n₀ по цифровому табло. На цифровом табло значение n₀ должно быть не менее 0,001, но не более 1,000. Если n₀ по цифровому табло не укладывается в указанные пределы, нужного значения добиваются с помощью потенциометра НУЛЬ.

В комплект фотоэлектрического колориметра входит набор светофильтров. Чтобы избежать погрешностей при измерениях образцовые нейтральные светофильтры необходимо тщательно протереть сухой чистой тканью или тканью, смоченной спиртоэфирной смесью.

Перед поверкой проводят юстировку лампы. При юстировке лампы колориметра следует установить соответствие следующему требованию: сечение светового пучка в плоскости входного и выходного окна кюветного отделения должно быть в виде освещенного круглого пятна. При проверке вначале во входное окно кюветного отделении помещают рисовую бумагу, а затем в выходное окно кюветного отделения устанавливают юстировочную пробку из комплекта колориметра и наблюдают сечение светового пучка.

При необходимости проводят подстройку осветительной системы колориметра в соответствии с его техническим описанием.

4.3 Проведение поверки

а) Внешний осмотр

При проведении внешнего осмотра должно быть установлено соответствие колориметра следующим требованиям.

Предъявленный к поверке колориметр должен быть полностью укомплектован в соответствии с его эксплуатационной документацией. Допускается после ремонта и при эксплуатации проводить поверку при отсутствии ЗИП и неполном комплекте кювет.

На каждом колориметре должны быть указаны:

- шифр колориметра;

- номер колориметра;

- товарный знак завода-изготовителя;

- знак Госреестра.

2 Опробование

Опробование колориметра проводят в соответствии с его эксплуатационной документацией. Колориметр не должен иметь механических и электрических повреждений или неисправностей, влияющих на нормальную работу колориметра. Проверка правильности отработки вводимой и выводимой на цифровое табло с помощью клавиатуры информации.

Таблица 4.2

Нажатие клавиши или набора клавиш	Информация на цифровом табло (ЦТ)
	слева от мигающей запятой	справа от мигающей запятой
К(1), ф(2)	2	99,7…100,3
К(1), Д(5)	5	--0,003…0,003
К(1), С(4)	4	--0,003… 0,003
Закрыть и открыть крышку кюветного отделения, нажать клавишу «Ш»	0	0,001 . . . 1,000
с	С	0,000
Ь	Ь	1,000
с, СБР, 1, 2, 3, 4,УТВ, с	с	1234
Ь, СБР, 5, 6, 7, 8, УТВ, Ь	Ь	5678
Ь, СБР, --, 9, ", ", 0, УТВ, Ь	Ь	--9,0

Вначале проверку проводят в режиме одиночных измерений «Р» и в режиме «Ц» с периодом 5 с. В режиме одиночных измерений клавиша «Ц/Р» -- в положении «Р» (загорается светодиод «Р»). Закрывают кюветное отделение. Дальнейшие действия производят согласно таблице 4.2.

В режиме с периодом 5 с клавиша «Ц/Р» -- в положении «Ц» (загорается светодиод «Ц»). Закрывают кюветное отделение. Дальнейшие действия производят согласно таблице 4.3.

Таблица 4.3

Нажатие клавиши или набора клавиш	Информация па цифровом табло (ЦТ)
	слева от мигающей запятой	справа от мигающей запятой с интервалом 5с
ПУСК, Ц/Р, К(1), т(2)	2	99,7 . . . 100,3
ПУСК, Ц/Р, К(1), Д(5)	5	-- 0,003 . . . 0,003
ПУСК, Ц/Р, К (1), С (4)	4	-- 0,003 . . . 0,003

Клавиша «Ц/Р» -- в положении «Р» (загорается светодиод «Р»).

Дальнейшие действия производят согласно таблице 4.4.

Таблица 4.4

Нажатие клавиши или набора клавиш	Информация на цифровом табло (ЦТ)
	слева от мигающей запятой	справа от мигающей запятой
ПУСК, А (3),	-	1,000
СБР, 1, УТВ	3	--0,003 . . . 0,003 (через 10 с)

Проверку выходного сигнала проводят со всеми светофильтрами колориметра. Нажимают клавишу «ПУСК».

Устанавливают светофильтр 315 нм, закрывают крышку кюветного отделения, нажимают клавишу «ф (2)». Снимают отсчет по цифровому табло.

Проверку с остальными светофильтрами колориметра проводят аналогично.

При проверке выходного сигнала колориметра отсчет по цифровому табло должен быть не менее 15,0 и не более 105,0.

3. Определение метрологических параметров

Определение изменения показаний по цифровому табло при освещенных фотоприемниках проводят со светофильтром 540 нм колориметра. При закрытой крышке кюветного отделения нажимают клавиши «K(1)», «ф(2)», снимают отсчет по цифровому табло.

Через 5 мин повторно нажимают клавишу «ф(2)», снимают отсчет по цифровому табло и сравнивают его с первым отсчетом.

Изменение показаний колориметра по цифровому табло в течение 5 мин не должно быть более 1,0. Определение основной абсолютной погрешности колориметра при измерении коэффициента пропускания.

Проверку проводят измерением на колориметре коэффициентов пропускания образцовых нейтральных светофильтров, имеющих коэффициенты пропускания близкие к 75, 50, 15%.

Проверку проводят со светофильтром 540 нм колориметра,

Закрывают кюветное отделение, нажимают клавишу «K(1)». Открывают кюветное отделение, устанавливают без срезания светового пучка образцовый нейтральный светофильтр, закрывают кюветное отделение, нажимают клавишу «ф(2)» и снимают отсчет по цифровому табло, соответствующий коэффициенту пропускания образцового нейтрального светофильтра в процентах.

Операцию проводят 3 раза. Определяют коэффициент пропускания образцового нейтрального светофильтра как среднее арифметическое из полученных результатов.

Основную абсолютную погрешность колориметра определяют как разность между средним арифметическим значением коэффициента пропускания светофильтра, измеренным на колориметре, и его паспортным значением.

При проверке с помощью трёх комплектов образцовых светофильтров, аттестованных с погрешностью 0,5%, измерения с каждым фильтром производят по методике данного пункта. Для каждого светофильтра находят разность между средним арифметическим ф_{ср. изм} , измеренным на колориметре, и его паспортным значением.

Основную абсолютную погрешность Дф определяют как среднее арифметическое из погрешностей Дф_i, полученных на колориметре при измерении коэффициентов пропускания светофильтров одного и того же порядкового номера из трех комплектов

Значение основной абсолютной погрешности колориметра при измерении коэффициента пропускания не должно быть более 1,0%.

Определение среднеквадратического отклонения отдельного наблюдения при измерении коэффициента пропускания.

Проверку проводят измерением на колориметре коэффициента пропускания образцового нейтрального светофильтра, имеющего коэффициент пропускания близкий к 50% по методике указанной выше при 10-кратном наблюдении.

Проверку проводят со всеми светофильтрами колориметра.

Среднеквадратическое отклонение отдельного наблюдения у определяют по формуле

(4.1)

где ф_i -- коэффициент пропускания нейтрального светофильтра, полученный при отдельном наблюдении;

ф_ср-- среднее арифметическое из 10 наблюдений значение коэффициента пропускания.

Значение среднеквадратического отклонения отдельного наблюдения колориметра при измерении коэффициента пропускания не должно быть более 0,3%.

Примечание. Допускается при первичной поверке определение среднеквадратического отклонения отдельного наблюдения при измерении коэффициента пропускания проводить со светофильтрами колориметра 540 и 750 нм.

Проверку коэффициентов пропускания контрольных светофильтров «К-1» и «К-2» проводят со светофильтром 540 нм колориметра по методике указанной выше.

Коэффициент пропускания каждого светофильтра определяется как среднее арифметическое из 5 измерении.

Полученные значения сравнивают с паспортными значениями. Если данные значения будут отличаться от записанных в паспорте более чем на 0,5%, следует внести новые значения в паспорт.

4.4 Оформление результатов поверки фотоэлектрического колориметра КФК-2МП

Положительные результаты поверки должны оформляться:

- при первичной поверке -- записью в паспорте о годности к применению, скрепленной подписью, штампом или клеймом лица, выполнившего поверку;

- при периодической государственной поверке -- выдачей свидетельства о государственной поверке по форме, установленной Госстандартом;

- при периодической ведомственной поверке -- выдачей свидетельства о ведомственной поверке по форме, установленной ведомственными метрологическими службами.

Колориметры, прошедшие поверку с отрицательными результатами, к применению не допускаются, а в документах по оформлению результатов поверки делают отметку о непригодности колориметра.

Периодичность государственной и ведомственной поверки не менее 24 месяцев.

При поверке колориметров составляют протокол, форма которого приведена в обязательном приложении к настоящим методическим указаниям.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В наше время наука достигла высокого уровня. Однако нашему государству необходимо не останавливаться на достигнутом и двигаться дальше. Необходимо развиваться, повышать уровень знаний нашего общества.

Отличительной особенностью средств измерения является то, что они обладают метрологическими характеристиками, приобретенными в процессе изготовления, и содержат информацию о единице измеряемой физической величины. Исследование метрологических характеристик СИ необходимо для оценки пригодности СИ к измерениям в известном диапазоне с известной точностью, а также для обеспечения возможности установления точности измерений, достижения взаимозаменяемости СИ, сравнения их между собой и выбора нужных СИ по точности и другим характеристикам. В ходе эксплуатации метрологические свойства изменяются, и в некоторых случаях может наступить метрологический отказ. Для предотвращения метрологических отказов и обеспечения единообразия средств измерений проводят поверку СИ. Государственная (ведомственная) поверка СИ, устанавливающая метрологическую исправность, является формой надзора за средствами измерений.

Двадцать первый век -- век информатики и век измерений. Метрология стала сферой не только производственной, но и массовой, бытовой, публичной деятельности. И перед нею стоит задача повышения общей метрологической культуры общества. На основе измерений получают информацию о состоянии производственных, экономических и социальных процессов. Измерительная информация служит основой для принятия решений о качестве продукции при внедрении систем качества, в научных экспериментах и т.д. И только достоверность и соответствующая точность результатов измерений обеспечивает правильность принимаемых решений на всех уровнях управления. Получение недостоверной информации приводит к неверным решениям, снижению качества продукции, возможным авариям.

Поэтому вопросами развития метрологии, совершенствованию деятельности метрологических организации и служб должно уделяться самое пристальное внимание руководителями производственных предприятий, научно производственных объединений и научно исследовательских институтов.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 Алесковский В.Б., Бардин В.В., Бойчинова Е.С. и др. Физико-химические методы анализа. Л.: Химия, 1988.

2 Колориметр фотоэлектрический КФК-3. Техническое описание и инструкция по эксплуатации.

3 Белоусов Ю.М., Романова Л.А., Усеинов А.Р. Поверка и калибровка средств электрических измерений. Учебное пособие. - Москва: АСМС, 1998.-60 с.

4 Романова Л.А. Метрологические основы поверки и калибровки средств электрических измерений. Учебное пособие. - Москва: АСМС, 2001.-79 с.

5 СТБ 8003-93. Система обеспечения единства измерений Республики Беларусь. Поверка средств измерений. Организация и порядок проведения.

6 Усеинов А.Р. Поверка и калибровка средств электрических измерений. Задачи и методические указания для практических занятий. Учебное пособие-Москва: АСМС, 2006.-39 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Приложение А

В ходе данной дипломной работы были разработаны и изучены лабораторные работы по поверке фотоэлектроколориметра КФК-2МП и по определению концентрации веществ в растворе с помощью фотоэлектроколориметра КФК-2МП.

Лабораторная работа №1

Поверка фотоэлектрического колориметра КФК-2МП

Цель работы: ознакомиться с устройством и принципом работы фотоэлектроколориметра КФК-2МП, изучить методику его поверки приобрести навыки выполнения поверочных работ.

Приборы и принадлежности: колориметр фотоэлектрический концентрационный КФК-2МП, образцовые нейтральные светофильтры НС-6, НС-7, контрольные светофильтры ЖС-18-0,5, ЖС-3.

Краткие теоретические сведения

Лабораторная работа №2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ВЕЩЕСТВ В РАСТВОРЕ С ПОМОЩЬЮ ФОТОЭЛЕКТРОКОЛОРИМЕТРА

Цель работы: изучить законы поглощения света как теоретическую основу спектрофотометрии. Выработать умение измерять концентрации веществ с помощью фотоэлектроколориметра КФК-2МП.

Приборы и принадлежности: фотоэлектроколориметр КФК-2МП, исследуемое вещество.

Краткая теория

Свойство атомов и молекул поглощать свет определенных длин волн, характерных для данного вещества, широко используется в медицине и фармации для качественных и количественных исследований. Измерение спектров поглощения позволяет судить о концентрации различных химических веществ. Для измерения концентрации веществ по спектрам поглощения их растворов используют прибор фотоэлектроколориметр.

Спектры поглощения веществ определяются разностью энергий между энергетическими уровнями молекул, составляющими вещество, а также вероятностями перехода между ними. Разность энергий определяет длину волны, на которой происходит поглощение света, вероятность перехода - коэффициент поглощения вещества. Для веществ в растворе характерны широкие полосы поглощения, обусловленные электронными, колебательными и вращательными уровнями.

При прохождении через вещество свет поглощается. Рассмотрим слой толщины l, в котором в концентрации c находится вещество, поглощающее свет. В этом случае, согласно закону Бугера-Ламберта-Бера, интенсивность I света, прошедшего через слой, и интенсивность I0 света, падающего на него, связаны соотношением:

, (1)

- где е ~ 2,72 - основание натуральных логарифмов, k - коэффициент пропорциональности, характерный для данного вещества и для данной длины волны. Для практических приложений закон (6.1) записывается в виде

, (2)

где величина cl - молярный коэффициент поглощения на длине волны l. Показатель степени в формуле (2), взятый с обратным знаком, называют оптической плотностью:

. (3)

Как видно из формул (1) и (2), измерив отношение интенсивностей падающего и прошедшего света и зная величину сl, можно определить концентрацию с вещества.

На практике измеряют две физические величины: оптическую плотность D и коэффициент пропускания t. Коэффициент пропускания t - это отношение интенсивности света, прошедшего через образец, к интенсивности падающего света:

. (4)

Значения t могут меняться от 0 (весь свет поглощается) до 1 (весь свет проходит), обычно их выражают в процентах.

Как видно из формулы (2), оптическая плотность D - это десятичный логарифм отношения падающего и прошедшего света. Она связана с коэффициентом пропускания:

. (5)

Как видно из формулы (5), когда коэффициент пропускания t падает от 100% до 0% , оптическая плотность D соответственно растет от 0 до 1. Используются следующие единицы измерений: t и D - безразмерные величины; концентрация поглощающего вещества [с] = моль/л; [I] = см; [сl] = л/моль * см.

Спектром поглощения называют зависимость молярного коэффициента поглощения сl от длины волны l. Спектры поглощения можно измерять различными приборами. В видимом диапазоне (380-760 нм) спектр поглощения определяет цвет вещества, поэтому прибор для измерения спектров называется колориметром (от лат. color - цвет). Современные колориметры позволяют производить измерения в более широком спектральном диапазоне от ультрафиолета до ближнего инфракрасного (315-980 нм).