Дата публикации: 10.10.2023
Метрологическое обеспечение измерений деформации — снова в центре внимания специалистов уральского филиала ВНИИМ им. Д.И. Менделеева (Росстандарт). После 20-летнего перерыва снова растет спрос на подтверждение характеристик соответствующих средств измерений — как ввозимых из-за рубежа, так и разрабатываемых в самой России. О прошлом, настоящем и просматриваемых перспективах «исторического» для УНИИМ вида измерений беседуем с Лидией Трибушевской, и.о. завлабораторией метрологии измерений массы, силы и линейно-угловых величин.
— Лидия Александровна, как так получилось, что к этим измерениям когда-то фактически был утрачен интерес в России?
— Начнем с того, что измерение деформации — это довольно специфический вид измерений, он охватывает лишь узкую область применения. Используя средства и методы измерений деформации, определяют значения внутренних напряжений, которые возникают в деталях и конструкциях, изготовленных из различных материалов. Далее применяются методы расчета прочностных характеристик, чтобы спрогнозировать поведение и надежность конструкций в условиях нагрузок и по возможности оптимизировать их конструктивные параметры. Эти методы позволяют оценить прочность материалов, деформации, напряжения и устойчивость конструкций, а также определить критические места, где возможны разрушения.
Конечная практическая цель этих измерений — прежде всего, оценка показателей напряженно-деформированного состояния ответственных объектов независимо от того, находятся они на этапе проектирования либо уже введены в эксплуатацию. Поэтому такие измерения востребованы в авиастроении, турбостроении, в строительстве гидротехнических сооружений, мостов, высотных зданий.
Отвечая на ваш вопрос, нетрудно заметить, что это как раз те отрасли, которые в 90-е годы в России пережили не лучшие времена. И конечно, почти полное отсутствие спроса на метрологическое обеспечение такого вида измерений не могло не повлиять на состояние специализированной эталонной базы.
С восстановлением и выходом промышленности на новый этап, в контексте глобализаций технологий, вернулась и потребность в эталонах и рабочих средствах измерений. Их парк довольно быстро растет и пополняется новыми типами. В их числе, например, волоконно-оптические датчики деформации, спекловые интерферометры, оптические экстензометры. Они нужны для мониторинга напряженных состояний высотных зданий и сооружений. Их в российских городах становится больше с каждым годом, и это как раз один из примеров, где измерения деформации находят широкое применение.
— В каком состоянии сейчас метрологическое обеспечение таких измерений в России?
— Нужно признать, что сегодня этот вид измерений нельзя назвать в полной мере метрологически обеспеченным. В середине 80-х в УНИИМ была разработана установка высшей точности единицы деформации УВТ 32‑А‑85 и соответствующая поверочная схема. Но спустя 20 лет УВТ уже требовала серьезной модернизации и установления статуса в соответствии с актуальными нормативными требованиями. К этому моменту значительное число эталонных установок первого и второго разряда, которые предусматривала старая поверочная схема, успели выйти из эксплуатации. Приходится констатировать, что на сегодня все относящиеся к этому виду измерений эталоны и рабочие средства измерений не находят место ни в одной из государственных поверочных схем.
Этот факт, а также то, что на отечественном рынке значительно возрос объем средств измерений, создал необходимость ответить на новый запрос экономики и предложить новые решения в данной области. В 2017 году мы запустили ОКР «Деформация». В рамках этой работы мы разработали государственную первичную референтную методику (ГПРМИ), в которой представлены не только описанный метод измерений, но и оборудование, на котором этот метод реализован. Мы аттестовали это оборудование в качестве исходного эталона — для передачи единицы измерений в соответствии с установленным порядком и, таким образом, имеем возможность проводить испытания и поверки.
Установка для измерений деформации из состава исходного эталона разработана и изготовлена в УНИИМ, при ее создании было оформлено четыре патента. На данный момент с ее помощью мы воспроизводим единицу с наивысшей в стране точностью.
— Появится ли в УНИИМ и, соответственно, в России новый государственный первичный эталон?
— К сожалению, пока нет. И это не сугубо внутренняя проблема. Дело в том, что первичному эталону необходимо сличение его с зарубежными аналогами, но на данный момент у нас нет информации о наличии где бы то ни было в мире таких установок в статусе первичных эталонов. Но мы, конечно, не закрыли для себя этот вопрос. Хотелось бы создать государственный первичный эталон, далее — разработать и утвердить государственную поверочную схему. Мы работаем над этим. Также есть потребность развивать вид измерений в области больших значений деформации. Кроме того, в наших планах изучить возможность применения спекловых интерферометров, действие которых основано на принципиально иных подходах к определению показателей деформации, в качестве эталонов.
— Тогда логичный вопрос: а нужно ли вообще возрождать эталонную базу и государственную поверочную схему со старыми, пусть и проверенными подходами, когда уже есть новые принципы измерения деформации? Может, стоит сделать ставку на них, чтобы в конце концов не проиграть в глобальной метрологической конкуренции?
— Важно помнить, что любая поверочная схема предусматривает средства измерений, в работе которых реализованы разные методы передачи единицы величины. Каждый метод имеет свои преимущества и ограничения, и исходя из поставленных задач и их условий может быть выбран как оптимальный. На стороне старых методов есть дополнительное преимущество: с их применением уже накоплены обширные базы данных, разработаны документы по стандартизации. Старые методы могут еще долго оставаться полезными в тех в случаях, когда новые методы еще не достигли достаточной «зрелости» или доступности для широкого использования.
Конкуренция методов — это норма, это способствует развитию вида измерений. С развитием науки и техники некоторые принципы могут становиться более актуальными, другие — действительно устаревать. Но пока это точно не про метод в основе нашей ГПРМИ, поскольку мы, и не только мы, оцениваем его как наиболее точный из существующих сегодня.