Эталоны единиц величин

Утверждение типа средств измерений

Классы точности средств измерений

Обработка результатов прямых многократных измерений

Лекция № 11-12

Прямые многократные измерения делятся на равно- и неравноточные. Равноточные измерения — это ряд измерений какой-либо величины, выполненных одина­ковыми по точности средствами измерений в одних и тех же условиях с одинаковой тщательностью. Перед про­ведением обработки результатов измерений необходимо убедиться в том, что все измерения этого ряда являются равноточными. В большинстве случаев при обработке прямых равноточных измерений исходят из предположения закона нормального распределения результатов и погрешностей измерений.

Неравноточные измерения - это измерения какой-либо величины, выполненные различающимися по точ­ности средствами измерений и (или) в разных условиях. Обработку таких измерений проводят с учетом оценки доверия к тому или иному отдельному результату измере­ния, входящему в ряд неравноточных измерений.

В повседневной практике при эксплуатации средств измерений принято нормирование метрологических ха­рактеристик на основе классов точности средств изме­рений. Под классом точностипонимается обобщенная характеристика данного типа средств измерений, опре­деляемая пределами допускаемых значений основной и дополнительной погрешностей, а также другими харак­теристиками, влияющими на точность выполненных с их использованием измерений.

Класс точности характеризует, в каких пределах нахо­дится погрешность данного типа средств измерений, вклю­чая систематическую и случайную погрешности, но не является непосредственным показателем точности изме­рений, выполненных с помощью этих средств, поскольку точность измерения может зависеть и от других факторов, например, метода измерения, условий измерения и т.д. Классы точности устанавливаются стандартами, содер­жащими технические требования к средствам измерений, подразделяемым по точности. Общие положения по опре­делению классов точности средств измерений изложены в ГОСТ 8.401-80 «Государственная система обеспечения единства измерений. Классы точности средств измерений. Общие требования».

Пределы допускаемой основной абсолютной погреш­ности устанавливают по формулам:

• если границы абсолютной погрешности средств изме­рений практически неизменны в пределах диапазона измерений:

А = ± а;

• если границы абсолютной погрешности изменяются практически линейно:

А = ±(а + b х),

где A — пределы допускаемой основной абсолютной по­грешности, выраженной в единицах измеряемой ве­личины или в делениях шкалы; х — значение измеряемой величины на входе (выходе) средств измерений или число делений, отсчитанных по шкале прибора;

a, b — положительные числа, не зависящие от x. В обоснованных случаях пределы допускаемой абсо­лютной погрешности устанавливают по более сложным формулам.

Пределы всех основных и дополнительных допус­каемых погрешностей выражаются не более чем двумя значащими цифрами, при этом погрешность округления при вычислении пределов не должна превышать 5%.

 

Утверждение типа средств измерений является формой государственного регулирования и проводится в целях обеспечения единства измерений, постановки на произ­водство и выпуска в обращение средств измерений, соот­ветствующих требованиям, установленным в нормативных документах. Тип средств измерений, применяемых в сфере государственного обеспечения единства измерений, под­лежит обязательному утверждению.

Утверждения типа средств измерений включают:

• испытания средств измерений для целей утверждения типа;

• принятие решения об утверждении типа, его госу­дарственную регистрацию и выдачу свидетельства об утверждении типа;

• нанесение знака утверждения типа средств измерения

регистрацию в Федеральном информационном фонде по обеспечению единства измерений.

На испытание средств измерений для целей утверж­дения типа заявитель представляет:

— образец средств измерения;

— программу испытаний типа, утвержденную государс­твенным центром испытаний средств измерений;

— технические условия;

— эксплуатационные документы;

— нормативный документ по поверке;

— описание типа с фотографиями общего вида;

— документ организации-разработчика о допустимости опубликования описания типа в открытой печати.

Документы ПР 50.2.009-94 «Государственная систе­ма обеспечения единства измерений. Порядок проведе­ния испытаний и утверждение типа средств измерений», ПР 50.2.010-94 «Государственная система обеспечения единства измерений. Требования к государственным центрам испытаний средств измерений и порядок их аккредитации» и ПР 50.2.011-94 «Государственная система обеспечения единства измерений. Порядок ведения Государственного реестра средств измерений» составляют нормативную базу системы испытаний и утверждения типа средств измерений, которая гармонизирована с междуна­родными документами.

 

Одной из основных задач метрологии является необхо­димость обеспечения единства измерений. Под единством измерений понимается такое состояние измерений, кото­рое характеризуется тем, что их результаты выражаются в узаконенных единицах величин, а погрешности результа­тов измерений известны и с заданной вероятностью не вы­ходят за установленные границы. Обеспечением единства измерений занимаются метрологические службы, одной из задач которых является деятельность, направленная на достижение и поддержание единства измерений в соот­ветствии с законодательными актами, а также правилами и нормами, установленными национальными стандартами и другими нормативными документами по обеспечению единства измерений.

Под эталоном единицы величиныпонимается средствоизмерений или комплекс средств измерений, обеспечива­ющий воспроизведение, хранение и передачу ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений и утвержденный в качестве эталона в установленном порядке. Конструкция эталона, его свойства и способ воспроизведения единицы определяются природой данной величины и уровнем развития измерительной техники в данной области измерений. Эталон должен обладать, по крайней мере, тремя тесно связанными друг с другом существенными признаками — неизменностью, воспро­изводимостью и сличаемостью.

Неизменность— свойство эталона удерживать неиз­менным размер воспроизводимой им единицы в течение длительного интервала времени. При этом все изменения, зависящие от внешних условий, должны быть строго оп­ределенными функциями величин, доступных точному измерению.

Воспроизводимость— возможность воспроизведения единицы величины с наименьшей погрешностью для до­стигнутого уровня развития техники измерений.

Сличаемость — возможность обеспечения сопоставле­ния с эталоном других средств измерений, нижестоящих по поверочной схеме, с наибольшей точностью для до­стигнутого уровня развития техники измерений.

Дадим основные понятия, которые входят в определе­ние эталона, — воспроизведение, хранение и передача.

Воспроизведение единицы величины— совокупность операций по материализации этой единицы величины с помощью государственного первичного эталона. Разли­чают воспроизведение основных и производных единиц.

Передача размера единицы величины- это приведение размера единицы величины, хранимой средством изме­рений, к размеру единицы величины, воспроизводимой эталоном данной единицы величины или стандартным образцом. Размер единицы величины передается от более точных средств измерений к менее точным.

Хранение единицы величины — это совокупность опера­ций, обеспечивающих неизменность во времени размера единицы, присущего данному средству измерений.

Различают следующие виды эталонов:

• первичный— обеспечивает воспроизведение едини­цы величины с наивысшей в стране (по сравнению с другими эталонами той же единицы) точностью; первичный эталон, утвержденный в этом качестве в ус­тановленном порядке и применяемый как исходный на территории Российской Федерации, называется государственным. Примером первичного государствен­ного эталона является комплекс средств измерений для воспроизведения килограмма с помощью плати-ноиридиевой гири и эталонных весов;

• специальный— воспроизводит единицу величины в осо­бых условиях, когда прямая передача размера единицы от существующих эталонов технически неосуществи­ма с требуемой точностью (высокие и сверхвысокие частоты, энергии, давления и т.д.) и заменяет в этих условиях первичный эталон;

• вторичный— эталон, получающий размер единицы не­посредственно от первичного эталона данной единицы. Вторичные эталоны широко используются в метроло­гической практике, создаются и утверждаются в тех случаях, когда это необходимо для организации пове­рочных работ, а также для обеспечения сохранности и наименьшего износа государственных эталонов;

• сравнения— эталон, применяемый для сличения эта­лонов, которые по тем или иным причинам не могут быть непосредственно сличены друг с другом;

рабочий— эталон, предназначенный для передачи раз­мера единицы рабочим средствам измерений. Рабочее средство измерений— это предназначенное для измерений техническое средство, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящие или хранящие единицу величины, размер которой принимается неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение определенного интервала времени. При необходимости рабочие эталоны под­разделяются на разряды — 1-й, 2-й.. n-й;

• исходный— эталон, обладающий наивысшими мет­рологическими свойствами в данной лаборатории, организации, на предприятии, от которых передают размер единицы подчиненным эталонам и имеющимся средствам измерений. Исходным эталоном в стране служит первичный эталон, исходным эталоном для республики, региона, министерства или предприятия может быть вторичный или рабочий эталон.

Кроме национальныхэталонов, признанных официаль­ным решением в качестве исходных для одной страны, существуют международныеэталоны, которые принима­ются по международному соглашению в качестве меж­дународной основы для согласования с ними размеров единиц, воспроизводимых и хранимых национальными эталонами. В качестве примера международного эталона можно привести эталон единицы массы — 1 килограмм, воспроизведенный в виде платиноиридиевой гири, хра­нящейся в Международном бюро мер и весов. Государс­твенные первичные эталоны единиц величин подлежат сличению с эталонами единиц величин Международного бюро мер и весов и национальными эталонами единиц величин иностранных государств.

 

«Метрологическое обеспечение производства, испытаний и контроля качества продукции»