О действующем порядке поверки средств измерений параметров лазерного излучения.

Дата публикации: 27/06/2011
Категория: Новости лазерных технологий
Версия для печати

В последние несколько десятилетий наблюдается устойчивая тенденция расширения использования лазеров, лазерных устройств и установок практически во всех отраслях народного хозяйства, обороны, при выполнении научных исследований, в медицине и пр.
Ежегодно публикуемые сведения о продаже лазеров и лазерных устройств свидетельствуют о том, что интерес к этим источникам высококогерентного излучения во всех развитых странах постоянно растёт, поскольку наряду с расширением областей применения лазеров совершенствуется технология их изготовления и неуклонно повышается качество элементов и изделий в целом.
К числу физических величин и параметров, по которым сертифицируются лазеры, относятся в первую очередь мощность и энергия лазерного излучения, измеряемые ватт- и джоульметрами, а также совокупность параметров, характеризующих качество пучка.
По мере совершенствования лазерной техники, расширения динамического, спектрального и временного диапазонов, в пределах которых приходится измерять мощность и энергию излучения, увеличились номенклатура и количество выпускаемых десятками фирм лазерных ватт- и джоульметров. В промышленности ватт- и джоульметры обязательно входят в состав оборудования, предназначенного для сварки, резки (раскроя) материала, поверхностного упрочнения, лазерной маркировки и неразрушающего контроля материалов и готовых изделий.
Несоответствие параметров режимов сварки и резки материалов указанным в технологическом процессе приводит к появлению брака.
Контроль за соблюдением режима обработки особенно важен в авиационной, судостроительной, автомобильной и электронной промышленности.
В медицине ватт- и джоульметры используются в составе терапевтического, хирургического, офтальмологического и дерматологического оборудования в качестве дозаторов, измерителей мощности и плотности мощности лазерного излучения.
Передозировка, в силу неполной ясности о воздействии когерентного излучения на живой организм, может привести к побочным заболеваниям, в том числе онкологическим. Без контроля мощности или энергии, а также качества пучка лазерного излучения нельзя гарантировать положительный результат при проведении операций в офтальмологии. Волоконно-оптические линии связи, в которых в качестве генераторов сигналов используются полупроводниковые импульсно-модулированные лазеры, сегодня широко применяются в правительственных и государственных учреждениях, на военных объектах и предприятиях реального сектора экономики страны.
Качество связи, ее помехозащищенность и техническое состояние линий связи напрямую связаны с уровнем мощности, который должен постоянно контролироваться в процессе эксплуатации.
Достоверность получаемой в ходе научных исследований информации непосредственно зависит от точности измерений параметров и характеристик непрерывного и импульсного лазерного излучения, которое используется в таких исследованиях - в области термоядерного синтеза, лазерной спектроскопии и лазерной интерферометрии, голографии и оптической томографии, микроскопии, при космическом зондировании внеземных объектов на орбитах и др. В системе Метрологической службы ВС РФ эксплуатируются высокоточные лазерные системы бомбометания, наведения, локации, подсветки целей, дальнометрии, управления взлетом и посадкой. Сбой в работе лазерного источника вызывает искажение полезного сигнала в приемно-передающем канале, что, в свою очередь, снижает эффективность боевого применения и, в конечном итоге, может привести к нештатным ситуациям, в том числе и к поражению собственных объектов. В штатном режиме такие системы обеспечивают прицельность попадания в пределах нескольких метров.
Поэтому все лазерные системы содержат средства контроля энергетических параметров источников лазерного излучения, которые должны быть обязательно задействованы перед боевым применением этих систем.
Российскими организациями ранее были разработаны и серийно выпускались рабочие и образцовые средства измерений мощности и энергии лазерного излучения. Эти приборы разрабатывались во ВНИИФТРИ, ВНИИОФИ, ГОИ им. С.И.Вавилова, а серийно выпускались, главным образом, волгоградским заводом «Эталон» и Загорским оптико-механическим заводом.
До сих пор в обращении в стране находятся около 20 типов отечественных лазерных ватт- и джоульметров в количестве до 10-15 тысяч штук.
Большинство из них проходят периодическую поверку или калибровку, для чего используется эталонная база. В 70-х - 80-х годах требования к точности серийных ватт- и джоульметров были невысокими, погрешности порядка (10-15)% считались приемлемыми, Применительно к этим требованиям была внедрена общесоюзная поверочная схема (ГОСТ 8.275-78).
Совершенствование лазерной техники, бурное развитие и применение лазерных систем практически во всех сферах человеческой деятельности стимулировали разработку современных ватт- и джоульметров, обеспечивавших повышение качества измерений рассматриваемых энергетических величин. Расширялись диапазоны их измерений, охватывались УФ- и ИК-спектральные диапазоны, увеличивались входные апертуры приборов и, главное, существенно возросла точность этих рабочих средств измерений (РСИ).
Назрела необходимость, чтобы созданные с использованием современной элементной базы лазерные ваттметры имели погрешность < (2+3)%, а джоульметры - < (3-5-5)%. Более того, появилась потребность в автоматизации калибровочных (поверочных) работ, сокращении числа разрядов поверочной схемы, максимальном приближении эталонных установок к местам эксплуатации РСИ.
Все эти требования учтены в новой межгосударственной поверочной схеме, адаптированной под требования стандарта ISО - ГОСТ 8.275-07.
Этот ГОСТ регламентирует порядок поверки средств измерений единиц средней мощности и энергии лазерного излучения. Во главе поверочной схемы стоит Государственный первичный эталон единицы средней мощности лазерного излучения (ГПЭ СМ), который хранится во ФГУП «ВНИИОФИ».
Эталон воспроизводит единицу средней мощности лазерного излучения в диапазоне от 5-10-3 до 2,0 Вт на длинах волн 0,532; 1,064 и 10,6 мкм.
Оценка случайной составляющей погрешности воспроизведения единицы средней мощности выражена средним квадратическим отклонением результата измерений и не превышает 3-10^-4. Оценка неисключенной систематической составляющей погрешности воспроизведения единицы средней мощности не превышает 4-10^-4.
ГПЭ СМ в декабре 2009 года участвовал в двусторонних сличениях в РТВ (метрологическом центре Германии). В настоящее время заканчивается оформление результатов сличений, и в этом году информация о сличениях будет размещена на сайте Интернационального бюро мер и весов ВIРМ. Вторичные эталоны дислоцированы во ФГУП «ВНИИОФИ» (Москва), в Сибирском институте метрологии (Новосибирск) и в 32-м ГНИИИ МО РФ.
Рабочие разрядные эталоны дислоцируются в ФГУ «Ростест» (г.Москва), в Центре метрологии и стандартизации (г.Саратов).
По вопросам проведения поверки и калибровки средств измерений мощности и энергии лазерного излучения можно обращаться в указанные организации.
Для военных существует своя система центров поверки. В феврале 2011 года были проведены испытания с целью утверждения типа средств измерений мощности и энергии лазерного излучения фирмы «Орhir» (Израиль).
В настоящее время проводится работа по внесению этих средств измерений в Государственный реестр России. Работа должна быть закончена не позднее ноября 2011 г., с этого момента эти средства измерений должны поверяться на российских эталонах и на них должны выдаваться российские сертификаты о поверке.
Срок действия сертификата о поверке - 12 месяцев.
Для проведения поверки прибора его обладатель должен:
• направить гарантийное письмо в адрес организации-поверителя;
• по получении этого письма организация-поверитель выставляет счёт за проведение поверки (стоимость поверки рабочих средств измерений колеблется в пределах от 10 тыс. руб. до 16 тыс. руб., включая НДС);
• обладатель прибора должен оплатить этот счёт, после чего доставить прибор для проведения поверки (прибор может быть направлен почтой) в организацию-поверитель. Если прибор исправен, время его поверки составляет 3-5 рабочих дней;
После окончания поверки обладателю прибора выдается сам прибор и свидетельство о поверке.
Свидетельства о поверке выдаются только на средства измерений, находящиеся в Государственном реестре. На территории России действуют свидетельства только Российского образца.
Обзор подготовлен специалистами ФГУП «ВНИИОФИ» (г.Москва): нач. лаборатории, д.т.н. А.А.Либер-ман, научн. сотр., к.т.н. С.А.Москалюк, и нач. отделения, д.т.н. М.В.Улановским.

Источник: «Лазер-Информ», 2011.- №8, с.1-6 / www.cislaser.com

Статьи по теме: