Лекция 7 обеспечение единства и достоверности измерений в физической культуре и спорте
 Скачать 0.73 Mb.
|
|
ЛЕКЦИЯ 7 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЕДИНСТВА И ДОСТОВЕРНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ В ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЕ И СПОРТЕ 7.1.Организация и проведение поверки средств измерений Для установления правильности показаний приборов необходимо проводить периодическую поверку всей аппаратуры, используемой в контроле и диагностике, управлении тренировочным процессом и научных исследованиях в спорте. Поверку проводят при помощи образцовых средств измерений, для которых разработаны соответствующие поверочные схемы, устанавливающие соподчинение эталонов, образцовых и рабочих мер и приборов, а также значение погрешностей при передаче единиц измерения от эталонов к образцовым средствам измерения и рабочим приборам. Поверочные схемы подразделяются на общероссийские и локальные (разработанные отдельными органами Государственной метрологической службы или ведомственных метрологических служб). Общероссийские поверочные схемы утверждаются в качестве государственных стандартов и служат основанием дая составления локальных поверочных схем и разработки государственных стандартов на методы и средства поверки образцовых и рабочих средств измерений. Практическое осуществление поверочной схемы — сложный динамический процесс, в котором решается большое число организационно- технических, экономических и научных проблем (рис. 15). Во главе поверочной схемы поставлен эталон, обеспечивающий наиболее точное воспроизведение и длительное хранение единицы измерения. Эталон, как правило, включает в себя эталонный метод и эталонную установку или систему установок, с помощью которых воспроизводят единицу измерения. При этом предусмотрена возможность передачи размера единицы измерения средствами измерения, стоящими ниже по поверочной схеме. В зависимости от количества проводимых измерений, с тем чтобы эталон не изнашивался, создают рабочий эталон, который используют непосредственно для передачи размера единицы образцовым мерам. Рабочий эталон аттестуют по первичному эталону. Образцовые средства измерений первого разряда аттестуются по рабочему эталону. Эти средства используют в метрологических институтах Госстандарта и ведомственных базовых лабораториях метрологии. Образцовые средства 1-го разряда применяют, как правило, для аттестации образцовых средств 2-го разряда, которые используют для аттестации образцовых средств 3-го разряда (если это необходимо) или для поверки рабочих приборов. Рис. 15. Общий вид государственной поверочной схемы Существуют следующие общие методы поверки: • сличение средств измерений одного и того же вида при помощи компаратора; • непосредственное сличение средств измерений с вышестоящим средством измерения того же вида; • поверки измерительного прибора по образцовой мере путем измерения величины воспроизведенной мерой; • прямое измерение образцовым измерительным прибором величины, воспроизводимой подвергаемой поверке мерой; • косвенное измерение величины воспроизводимой мерой или измеряемым прибором, подвергаемым поверке; • поверка средств измерений относительных величин, не требующая наличия образцовых средств измерений, проградуированных в единицах размерных величин. Для сохранения единообразия проводимых измерений используют одни и те же методы поверки во всех поверочных лабораториях страны. Поверку проводят с помощью образцовых средств, аттестованных соответствующими метрологическими органами. Приборы, измеряющие спортивные параметры, применяют в различных областях науки, техники, медицины, сельского хозяйства. Поэтому для их поверки используют самые разнообразные методы. Это не позволяет дать конкретное описание всех методов поверки приборов. Однако все методы имеют один и тот же принцип, который состоит в том, что находят разность между показанием прибора и истинным значением величины измерения. Истинное значение измеряемой величины определяют с помощью образцовых средств измерения. По способу, который используется для определения истинного значения измеряемой величины,, все методы можно условно подразделить на две группы. К первой группе относят методы, в которых истинное значение определяется прямым методом с помощью образцовых средств измерения. Ко второй группе относят косвенные методы поверки, когда используется однозначная зависимость между измеряемой величиной и величиной, входящей в формулу математического соотношения. К поверке допускаются приборы, полностью укомплектованные, снабженные техническим описанием или инструкцией по эксплуатации, паспортом завода-изготовителя (техническим формуляром) или свидетельством о поверке. Неисправный или не удовлетворяющий этим требованиям прибор на поверку не принимают. При поступлении на поверку прибор подвергают внешнему осмотру, устанавливают комплектность в соответствии с паспортом, проверяют общую работоспособность (согласно техническому описанию или инструкции по эксплуатации). При поверке устанавливают соответствие показаний поверяемого прибора действительным значениям измеряемой величины и погрешность измерения (т.е. находится ли погрешность поверяемого прибора в допустимых пределах. Поверку приборов проводят при температуре окружающей среды 20 ± 5°С, относительной влажности воздуха 65 ± 15% и атмосферном давлении 100 ± 4 кПа (760 ± 30 мм рт. ст.). Поверку приборов для измерения спортивных параметров должны проводить государственные или ведомственные поверители. Ее осуществляют по рабочим инструкциям, которые составляют для отдельных видов приборов. При отсутствии государственных или отраслевых инструкций рабочие инструкции на местах составляют поверители. При этом следует руководствоваться действующими государственными или отраслевыми стандартами или методическими указаниями метрологических учреждений. Инструкция должна включать следующие разделы: • «Назначение поверяемого прибора»; • «Средства поверки и основные операции при поверке»; • «Порядок поверки»; • «Оформление результатов поверки». В разделе «Назначение поверяемого прибора» указывают назначение прибора, диапазон измеряемых величин, кратко излагают правила пользования им. В разделе «Средства поверки и основные операции при поверке» указывают основные средства измерений, применяемые при поверке: поверочные установки, образцовые приборы, образцовые источники, а также измерительные средства, используемые в соответствии с требованиями методики поверки, например барометр, термометр, секундомер, психрометр, масштабную линейку и т.п. Указывают основные операции, которые необходимо выполнять в процессе проведения поверки прибора, внешний осмотр, поверку комплектности прибора и общей работоспособности, установления соответствия показаний прибора действительным значениям измеряемой величины, определение погрешности поверяемого прибора. В разделе «Порядок поверки» устанавливают последовательность операций при поверке на основе действующих стандартов или методических указаний. В разделе «Оформление результатов проверки» приводятся форма протокола поверки и последовательность оформления результатов поверки. В протоколе поверки необходимо указать: — наименование поверяемого прибора и его заводской номер; — дату измерений; — наименование образцового прибора, его заводской номер; — тип образцовых источников, их номер, дату поверки и значение аттестованной физической величины, указанной в свидетельстве; — давление, влажность и температуру воздуха во время измерений; — показания прибора от контрольного источника в момент поверки; — данные непосредственных измерений; — данные обработки результатов измерений; — погрешность измерений. Протокол поверки должен быть подписан поверителем, проводящим поверку, с указанием даты. В инструкции необходимо указать сроки поверок, которые устанавливают, исходя из технических условий на прибор в соответствии с условиями его применения и фактической необходимостью, но не реже одного раза в год. Если в пределах погрешности, указанной в технической документации на прибор, показания поверяемого прибора соответствуют истинным значениям измеряемой величины, прибор признают годным, о чем делают запись в техническом формуляре или выписывают свидетельство о поверке. Свидетельство подписывают государственный или ведомственный поверитель, проводивший поверку, и руководитель метрологического подразделения. Приборы, не удовлетворяющие требованиям технической документации на прибор, считают не прошедшими поверку и в обращение не допускают. К помещениям, в которых проводится поверка измерительной техники, предъявляются определенные требования. Они излагаются в специальных инструкциях. Важнейшее требование к помещениям — нечувствительность здания к вибрациям. Целесообразно метрологическую службу размещать в отдельном здании. Помещения должны быть сухими, оборудованы вентиляцией. Через эти помещения не должны проходить парогазо- проводы. В помещении должна быть обеспечена постоянная температура 20 °С. Отклонения от этой температуры должны соответствовать стандарту на методы и средства поверки. Общая производственная площадь — из расчета 10—12 м на одного работающего. Когда поверитель обслуживает 2-3 установки, то площадь можно исчислять из расчета 4-6 м на одно рабочее место (установку). К расчетной площади следует прибавить складскую и вспомогательную. Пол желательно покрыть линолеумом. Электропроводка должна быть внутренней. Помещения, предназначенные для поверки электрической и радиотехнической аппаратуры, должны быть удалены от источников сильных магнитных полей. Численность работников с правом ведомственной поверки средств измерений определяют, исходя из номенклатуры и числа средств измерений, подлежащих поверке, и межповерочных интервалов. Нормы времени на поверку могут быть взяты в лабораториях госнадзора Госстандарта РФ. Определенными трудностями при проведении поверочных работ в научно- исследовательских институтах являются передача приборов из группы в группу, не согласованное с метрологической службой получение приборов со склада или списание их. Контроль за измерительной техникой внутри подразделений института значительно упрощается в случае назначения в данном подразделении лица, ответственного за средства измерений. Целесообразно специальной инструкцией или приказом по институту определить права и обязанности ответственных лиц. Работник, ответственный за использование средств измерений, обязан своевременно представлять средства измерений, принадлежащие лаборатории, в поверку, вести учет и техническую документацию, подавать заявки на приобретение новых приборов, оформлять списание вышедших из строя и морально устаревших средств измерений. Образцовые средства измерений должны быть хорошо предохранены от резких изменений температуры, от толчков, тряски и пр. Поэтому их всегда нужно хранить в специальных помещениях с двойными, хорошо изолированными стенами, иногда достаточно углубленными в землю, т.е. в таких помещениях, внутри которых температура чрезвычайно стабильная, а годовая амплитуда колебаний температуры ничтожна (например, не превышает 1—2°С). По вышеуказанной причине образцовые средства по возможности не следует перевозить. Для предохранения образцовых средств от случайных повреждений они должны находиться в двойных футлярах. Используемые в физической культуре и спорте приборы подразделяются на следующие основные группы: — измерительные преобразователи различных типов (контактные, тензо-, фото- и сейсмопреобразователи, акселерометры и др.); — динамометрические устройства, тензоплатформы и другие тензоустройства; — различная усилительная аппаратура; — различные генераторы импульсов; — радиотелеметрические устройства; — различные самопишущие регистраторы (перьевые, стрелочные, шлейфные, электронные); — цифровые устройства измерения и регистрации временных, амплитудных и интегральных характеристик (хронометры механические, электромеханические и электронные, вольтметры, интеграторы). Указанная аппаратура и составляет объект поверки. В результате проведенных исследований диапазонов измерения величин частотных и точностных характеристик параметров комплексного контроля в спорте были сделаны следующие заключения: — наибольшая величина усилий, развиваемых человеком в спортивных движениях, составляет около 10 ООО Н (1000 кгс), например, при взаимодействии с опорой в опорном прыжке; — наименьшая величина усилия — порядка 0,001 кгс достигается в движениях точностного характера, например, в пулевой стрельбе; — частотный диапазон сигналов — от 0,1 до 200 Гц; — значения измеряемых линейных перемещений лежат в диапазоне 10— 2,5 м; — угловые перемещения — в интервале от 10 угловых минут до 1440 угловых градусов; — диапазон измеряемых скоростей составляет от 0,1 до 50 м/с; — значения измеряемых ускорений — в диапазоне от 10 до 50 м/с; — измеряемые временные интервалы — в диапазоне 10—100 с. Комплексы испытательно-поверочных устройств должны обеспечивать возможность получения статических и динамических характеристик следующих первичных преобразователей (датчиков): — датчики линейных перемещений, диапазон перемещений 10—2,5 м с погрешностью ±10 м; — датчики угловых перемещений (гониометров), диапазон перемещений 10—1440 угловых градусов с погрешностью ±1 угловая минута; — датчики скорости в диапазоне 0,1—50 м/с с погрешностью ±10 м/с; — датчики ускорений (акселерометры, построенные на различных принципах: потенциометрические, реостатные и др.) в диапазоне 10—50 м/с с погрешностью ±10 м/с; — датчики временных интервалов (контактные, фотодатчики и др.) в диапазоне 10 -3 — 10 с с погрешностью ±10 -4 с; — устройства для измерения усилий, развиваемых спортсменом (тензоплатформы, тензодорожки, тензокольца и т.д.), в диапазоне 0,01 — 1000 кгс со следующими поддиапазонами: — 0,01-1 кгс (с погрешностью ±0,001 кгс); — 1,00-10 кгс (с погрешностью ±0,1-1 кгс); — 10,0—1000 кгс (с погрешностью ±1 кгс). Кроме того, метрологические поверочные стенды должны обеспечить возможность поверки следующей аппаратуры: различные регистраторы, усилительные устройства, цифровые измерители временных интервалов и цифровые вольтметры, омметры (мегомметры), применяемые для измерения элекгрокожного сопротивления спортсмена (ЭКС), а также устройства регистрации критической частоты слияния световых (звуковых) сигналов (КЧССМ, КЧСЗМ) и генераторы синусоидальных и импульсных сигналов. Согласно существующему в метрологии положению при метрологической аттестации и поверке технических средств измерения необходимо снимать их статические и динамические характеристики. Во всех случаях метрологической аттестации и поверки технических средств измерений в статическом режиме основной целью является установление с необходимой точностью функциональной связи между входным и выходным сигналами. При этом статическая характеристика прибора — у =/(х), задаваемая аналитически или графически, показывает вид этой функциональной зависимости между входной величиной (х) и величиной выходного сигнала (у). Реальная статическая характеристика прибора у = f(x) может отличаться от паспортной. Причин этого отклонения (погрешности) весьма много. К ним относятся: дрейф нуля; изменение коэффициента преобразования измерительного прибора во времени и под влиянием внешних факторов (температуры, влажности, давления); действие помех; неоднозначность функции при прямом и обратном ходе (гистерезис); нелинейность истинной кривой у =/(х) при линейной паспортной характеристике и др. Динамические характеристики устанавливают связь между входной (х) и выходной (у) величинами измерительного прибора в любом динамическом режиме. Обычно к динамическим характеристикам относятся: — передаточная функция; — частотные характеристики — амплитудная (АЧХ) и фазовая (ФЧХ); — переходная функция; — импульсная функция. Для многих видов измерительных приборов динамические характеристики (АЧХ и ФЧХ) можно получить экспериментальным путем. Причем во многих случаях это единственный надежный способ их получения. Метод заключается в том, что входная величина измерительного прибора задается в виде импульсного сигнала с фиксированной амплитудой и регулируемой частотой. У выходного сигнала (у) измеряются амплитуда и сдвиг по фазе относительно входного. По этим данным находятся АЧХ и ФЧХ, а также комплексный коэффициент передачи. Кроме входного синусоидального сигнала (возмущения) принято подавать на вход измерительного прибора импульсный сигнал различной формы. На рис. 16 приведена структурная схема оборудования для съема (получения) статических характеристик приборов, систем и устройств, применяемых в спортивных исследованиях. Можно производить тарировку как отдельно каждого функционального узла инструментальной методики (системы) датчика, усилителя, измерительно-регистрирующего узла, так и всего тракта в целом. Если есть возможность, то в целях уменьшения объема работ и погрешностей рекомендуется проводить тарировку всего измерительного тракта в целом. В одну группу объектов поверки (тарировки) входят различные регистраторы (перьевые самописцы, электронные и светолучевые осциллографы), усилительные устройства, цифровые измерители временных интервалов, цифровые вольтметры, омметры (мегомметры), применяемые для измерения сопротивления кожи спортсменов (ЭКС), а также устройства для определения критической частоты слияния световых мельканий (КЧССМ). К другой группе отнесены динамометры, тензоплатформы и другие тензоустройства, первичные преобразователи перемещений, скорости, ускорений. На первую группу объектов поверки подаются входные тари- ровочные сигналы от блока устройств создания электрических входных сигналов. К этим устройствам относятся специальные источники электрических сигналов с линейной характеристикой. Для создания омических сопротивлений применяются прецизионные мосты сопротивлений. На вторую группу поверки подаются входные механические тарировочные сигналы от специальных нагрузочных устройств, характеристика которых должна быть линейной. С помощью таких нагрузочных устройств на объект поверки плавно Блок образцовых приборов и устройств Рис. 16. Структура метрологического (поверочного) стенда для снятия статических характеристик приборов и устройств (или ступенчато) подаются растягивающие, сжимающие или скручивающие силы (или пары сил) в трех плоскостях. Для статической поверки датчиков ускорений в состав поверочного стенда входят специальные центрифуги. При калибровке на центрифуге используются возникающие при вращении центробежные ускорения, величина которых может быть определена по угловой скорости и радиусу вращения. Погрешность тарировки на центрифуге определяется ошибками измерений периода оборота (или числа оборотов) и расстояния R — радиуса вращения. Для контроля тензоплатформ, тензоколец и т.д. обычно используются образцовые динамометры на класс выше поверяемых (II или III класса). В качестве устройств для создания дозированных усилий применяются прессы и разрывные машины, а также гидравлические или пневматические установки, основные требования к которым — плавность изменения нагрузки и постоянство установленного значения в процессе считывания показаний. При поверке (тарировке) механических динамометров применяют образцовые динамометры, класс точности которых по крайней мере на один или два класса выше поверяемых. Выходные сигналы, снимаемые с объектов поверки и испытаний, измеряются эталонными (по сравнению с поверяемыми) приборами (цифровыми измерителями временных интервалов, цифровыми вольтметрами, цифровыми омметрами) и регистрируются на цифропечатающих устройствах. Для метрологической оценки объекта поверки в состав поверочного стенда должны входить образцовые меры и приборы, которые на один или два класса выше поверяемых. Кроме того, образцовые меры и приборы должны пройти предварительную поверку с помощью еще более точных приборов и мер. На рис. 17 представлена структура комплекса для метрологической аттестации и поверки приборов и устройств в динамическом режиме. В блок объектов поверки и испытаний входят различные регистраторы (перьевые самописцы, электронные и светолучевые осциллографы) и различная усилительная аппаратура. Вторая часть этого блока включает в себя различные первичные преобразователи (датчики) перемещений, скорости, ускорений, ссйсмо- и фотодатчики, контактные датчики и различные тензоустройства. При динамической поверке принято использовать установившиеся синусоидальные изменения входной величины (смещения, скорости, ускорения) во времени. Либо на вход объекта поверки подаются одиночные импульсные возмущения, которые изменяются по некоторому простому (с математической точки зрения) закону, например единичный скачок, по- лусинусоида, прямоугольник и т.д. В состав оборудования для съема динамических характеристик включен блок устройств для создания заданных входных возмущений (сигналов), который содержит устройства для создания электрических синусоидальных и импульсных сигналов — возмущений, а также устройства для создания механических колебаний, баллистические маятники, падающие молоты и мягкие дозированные грузы, создающие импульсные механические возмущения. Выработанные этим блоком возмущения поступают (подаются) на тот или иной объект поверки, а выходной сигнал с объекта поверки, характеризующий реакцию поверяемого прибора или устройства на это возмущение, регистрируется с помощью блока эталонных приборов и устройств. В данный блок должны входить эталонные по отношению к поверяемому прибору регистраторы. Принято, чтобы класс точности такого регистратора был выше класса точности поверяемого хотя бы на одну ступень. Рис. 17. Структура метрологического (поверочного) стенда для снятия динамических характеристик приборов и устройств Рис. 18. Блок-схема стенда для климатических испытаний В блок образцовых приборов и устройств входят электронные многолучевые осциллографы, многолучевые осциллографы с памятью для многократных воспроизведений зарегистрированных сигналов, светолучевые осциллографы, различные оптические устройства (микроскопы, интерферометры и т.д.), необходимые для измерения амплитуды колебаний вибростола с помещенными на нем поверяемыми преобразователями. Основные требования, предъявляемые к поверочным установкам для создания входных возмущений, заключаются в обеспечении чисто гармонического закона колебаний вибростола с закрепленным на нем объектом поверки и малого уровня боковых (поверочных) составляющих колебаний. При поверке импульсным сигналом к объекту поверки следует прикладывать возмущение, закон изменения во времени которого наиболее близок к реальному, т.е. к такому, который имеет место при конкретном виде изменений. На рис. 18 приведена структурная схема оборудования для климатических испытаний средств измерений. Поверка работоспособности измерительной аппаратуры в широкой области как положительных, так и отрицательных температур, а также при изменении влажности является составной частью комплексных испытаний и служит целям определения надежности конструкции, стабильности работы и выявления возможных дополнительных погрешностей устройства. Интервал работ их температур в спортивной практике лежит в пределах от —20 до +40°С. Поэтому при данном виде испытаний целесообразно вести поверку работоспособности при температуре от 0 до +50°С, что, однако, не исключает выбора условий испытания для каждого изделия конкретно, руководствуясь техническими условиями на данный прибор. Изделие, подвергаемое испытанию, помещается в термокамеру, температуру в которой можно плавно менять в широких пределах. Одновременно с этим ведется контроль изменения параметров, определяющих качественные показатели испытуемого изделия. Следующий этап — испытание в холодной камере, которое проводится аналогично предыдущему. Затем изделие помещается в камеру влажности и барокамеру с регулируемыми влажностью и давлением. С помощью этих камер определяются погрешности от изменения параметров внешней среды — влажности и давления (в заданных техническими условиями пределах). 7.2.Образцовые стенды для поверки и метрологической аттестации технических средств измерений, используемых в физической культуре и спорте Для осуществления метрологической аттестации и поверки технических средств измерений, используемых в процессе комплексного контроля, применяются специальные образцовые стенды по видам измерений. Приводим данные об образцовых стендах, разработанных во ВНИИФКе. Стенд для поверки и метрологической аттестации технических средств измерения силы, развиваемой спортсменом (ТСИС). Техническое описание и методика работы на стенде Проведение поверки. Вначале прибор подвергается внешнему осмотру. Он не должен иметь механических повреждений, влияющих на его работу. Все органы управления и регулировки должны быть закреплены прочно и без перекосов, действовать плавно, без «заеданий», и обеспечивать надежность фиксации. Прибор должен быть полностью укомплектован и снабжен техническим описанием. После включения питания проверяется работоспособность прибора (согласно инструкции). Действие ручек прибора должно обеспечивать управление его электрическими параметрами и соответствовать надписям на лицевой панели. Если перечисленные выше требования не выполнены, прибор к поверке не принимается. Поверка должна проводиться в помещении с температурой 20 ± 5°С при напряжении питания 220 В ±5 —10% переменного тока частотой 50 Гц. Поверка, или метрологическая аттестация прибора, проводится только при установке и закреплении его в реальных условиях эксперимента (измерений). Определение статических характеристик ТСИС. Поверка величины дрейфа (временного и температурного) нуля. Для этого поверяемое ТСИС включается по схеме (рис. 19). Рис. 19. Блок-схема для поверки и тарировки ТСИС в статическом режиме Далее производится прогрев всей системы в течение 30 мин. После этого осуществляется балансировка усилителя. Измерение временного дрейфа нуля по каждой компоненте (х, у, z) производится в течение 5 ч с интервалом в 5 мин с помощью цифрового вольтметра В7-21. Температурный дрейф нуля измеряется по каждой компоненте в интервале температур от 15 до 30° С с дискретностью в 1 с Поверка статической (градуировочной) характеристики U = ЛР ИЩ ) производится в диапазоне нагрузки от 0 до 10 ООО Н (1000 кгс) с дискретностью 50 Н, действующих в вертикальной плоскости (z); в диапазоне от 0 до 5000 Н (500 кгс) — для нагрузок в горизонтальной (у) и поперечной (х) плоскостях. Все результаты измерений заносятся в соответствующие протоколы. Поверка статической характеристики производится путем измерения с помощью поверяемого ТСИС калиброванного усилия, создаваемого с помощью механического стенда для создания статических нагрузок. Общий вид стенда показан на рис. 20. При определении погрешности, обусловленной изменением места приложения силы (нагрузки), с помощью механического стенда создается калиброванная статическая нагрузка в 2000 Н (200 кгс) поочередно в основных точках платформы, представленных на рис. 21. Определяя погрешность от взаимовлияний каналов измерения (х, у, z) с помощью механического стенда и образцового динамометра ДОУ-1, производят трехкратное последовательное нагружение—разгружение платформы по осям х, у, Z- При этом при нагружении по оси х измеряются сигналы на выходе каналов х, у, г, при нагружении по оси у — сигналы на выходе у, х, z и т.д. Все результаты заносятся в протоколы. ПО Рис. 20. Общий вид стенда для поверки и метрологической аттестации технических средств измерения силы, развиваемой спортсменом: 1 — механическое приспособление для закрепления и статического нагружения в вертикальной плоскости тензодина- мографической платформы; 2 — поверяемая платформа; 3 — образцовый динамометр ДО У— 1. Определение погрешности за счет гистерезиса (в трех плоскостях) осуществляется последовательным нагружением и разоружением платформы через каждые 1000 Н (100 кгс). Для уменьшения методической погрешности операции измерения выполняются по три раза, а полученные при этом результаты усредняются. Величина погрешности за счет гистерезиса — это приведенное к номинальному сигналу максимальное расстояние между кривой натру- Рис 2 1. Места расположения жения и кривой разгружения. основных точек платформы, Чтобы провести поверку ТСИС в которых прилагается усилие в динамическом режиме, собирается специальная схема (рис. 21). При определении амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) ТСИС в заданном диапазоне частот к его рабочей поверхности (в трех плоскостях) прикладываются гармонические синусоидальные механические возмущения в диапазоне частот от 0 до 1000 Гц (с помощью образцового вибростенда ВЭДС- 10А). При этом снимаются два выходных сигнала: один - с образцового акселерометра, установленного на вибростоле; второй - с выхода тензоусилителя поверяемой платформы. Далее эти сигналы измеряются с помощью вольтметров амплитудных значений В7-2 и подаются на экран электронного двухлучевого осциллографа С8-11. Методом прямого сличения двух вольтметров В7-2 определяется амплитудная погрешность. Фазовая же погрешность определяется непосредственно на экране осциллографа как фазовый сдвиг между сигналами, снимаемыми с образцового акселерометра и поверяемого ТСИС. При определении собственной частоты колебаний рабочей поверхности тензоплатформы (W Q ) при импульсном механическом нагружении импульсное нагружение ТСИС типа «единичного скачка» создается с помощью бросания стального шарика определенной массы (100 г) с определенной высоты (1 м) на рабочую поверхность ТСИС (в трех плоскостях). При метрологической аттестации нестандартных ТСИС различных конструкций и назначения (тензоколодок, тензоколец, тензостелек, тензоснарядов и др.) измерению подлежат характеристики, указанные выше. При этом учитываются конкретное конструктивное исполнение ТСИС и его целевое назначение. Оформление результатов поверки и метрологической аттестации ТСИС. Форма записи протоколов (таблиц) поверки может быть произвольной, но они обязательно должны содержать: результат первичных измерений (отсчеты по поверяемым ТСИС и приборам, с помощью которых проводится аттестация); цифровые значения погрешностей, вычисленных по результатам первичных измерений; перечень образцовых и вспомогательных приборов, с помощью которых проводилась поверка или аттестация. ТСИС, прошедшие поверку или метрологическую аттестацию и удовлетворяющие заданным требованиям, признаются годными к применению. На них выдаются свидетельства установленной формы. На ТСИС, признанные негодными к применению, выдастся справка о непригодности с указанием причин. Стенд для поверки и метрологической аттестации динамометров. Этот стенд предназначен для поверки и метрологической аттестации динамометров не выше 3-го разряда, работающих на растяжение. Общий вид двух модификаций стенда показан на рис. 22. Рис. 22. Блок-схема для поверки технических средств измерения силы в динамическом режиме При проведении поверки должны выполняться следующие операции: внешний осмотр; проверка работоспособности и взаимодействия частей динамометра; поверка правильности показаний динамометра. Установка для поверки и градуировки динамометров включает в себя механическое приспособление для закрепления и нагружения поверяемого динамометра и образцовый динамометр 3-го разряда типа ДОУ-1 или тензокольцо, а также цифровой вольтметр. При внешнем осмотре динамометров, находящихся в эксплуатации, проверяют соответствие нанесенных на динамометре обозначений указанным в выпускном аттестате, а именно: товарного знака, обозначения динамометра, номера стандарта, предельной нагрузки, цены деления шкалы. Динамометры, выпускаемые из производства и ремонта, подвергаются внешнему осмотру для установления их соответствия требованиям технической документации, утвержденной в установленном порядке. При проверке взаимодействия частей динамометра обращают внимание на то, чтобы его подвижные части перемещались плавно, без рывков и «заеданий»; корректор нуля свободно и плавно устанавливал стрелку отсчетного устройства на нулевую отметку шкалы. Поверка правильности показаний динамометра при его нагрузке и разгрузке включает следующие основные операции: • измерение во всех точках шкалы динамометра, имеющих числовые отметки; • количество точек шкалы при этом должно быть не менее 5, начиная с 0,1 верхнего значения нагрузки динамометра; • предварительное обжатие динамометра в течение 5 мин под действием верхнего предельного значения его нагрузки; • нагружение динамометра до верхнего предела измерения и разгружение до нуля с остановками в поверяемых точках шкалы не менее 3 раз. Технология поверки динамометра на стенде вюпочает 3 этапа. 1.Поверяемый динамометр и образцовый динамометр последовательно устанавливаются в механическое приспособление 5 (см. рис. 23) так, чтобы усилие было направлено вдоль оси приложения нагрузки динамометров; массы динамометров уравновешиваются, для чего отсчетные устройства поверяемого и образцового динамометров устанавливаются в нулевое положение. 2. Поверяемый динамометр подвергается предварительному обжатию под действием его предельной нагрузки в течение 5 мин. После снятия нагрузки производятся проверка возвращения стрелки указателя отсчетного устройства динамометра в нулевое положение и окончательная установка его на нуль, Рис. 23. Общий вид стендов для поверки динамометров: а: 1 — образцовый динамометр; 2 — поверяемый динамометр; 3 - цифровой вольтметр; 4 — тензоусилитель; 5— механическое приспособление для закрепления и нагружения поверяемого динамометра; б: 1 — станина; 2 — поверяемый динамометр; 3 — образцовый динамометр если отклонения от нулевого положения находятся в пределах 0,5 деления шкалы. В случае невозвращения стрелки на нуль шкалы, превышающего 0,5 деления шкалы, после повторного обжатия динамометр бракуется. 3. Производится плавное нагружение динамометра до верхнего предела измерения с остановками в поверяемых точках шкалы и плавное разгружение с остановками в тех же точках в обратном порядке. При этом действительные значения нагрузок устанавливаются по показаниям образцового динамометра; нагружение и разгружение динамометра производятся не менее 3 раз. Правильность показаний динамометра определяется по величине его относительной основной погрешности (у, %), вычисляемой из выражения: где Д — абсолютная основная погрешность, равная наибольшей (по абсолютному значению) разности между показанием поверяемого динамометра и действительным значением измеряемой величины в поверяемой точке, за которое принимается показание образцового динамометра; Р — верхнее предельное значение шкалы поверяемого динамометра; у — относительная основная погрешность динамометра. Для каждой поверяемой точки шкалы динамометра погрешность определяется раздельно для показаний при нагружении и разгружении. Основная относительная погрешность не должна превышать ± 1 % для динамометров 1-го класса и ±2 % для динамометров 2-го класса. Порог чувствительности динамометра определяют при третьем нагружении при поверке первой и последней точек его шкалы. При этом под воздействием дополнительной нагрузки, соответствующей 0,5 деления шкалы, стрелка динамометра должна перемещаться на расстояние не менее 0,4 деления шкалы. В заключение динамометр подвергают трехкратному нагружению на 25% выше его верхней предельной нагрузки с выдержкой под нагрузкой в течение 10-15 мин при каждом нагружении. После перегрузки динамометр поверяют повторно по аналогичной методике. Оформление результатов поверки (аттестации). При поверке динамометров ведут протокол, в который вносятся показания в каждой точке шкалы поверяемого динамометра. На динамометры, удовлетворяющие соответствующим требованиям, ставят поверительное клеймо (пломбу) или выдают свидетельство с указанием результатов поверки, заверенных подписью поверителя. На динамометры, поверенные на предприятии-изготовителе, выдают выпускной аттестат. При ведомственной поверке допускается вместо оформления свидетельства вносить в паспорт прибора отметку о поверке. Если при поверке динамометров всех типов погрешность по одному из указанных параметров превышает допустимую или будут обнаружены механические или электрические неисправности, дальнейшую поверку прекращают, прибор не клеймят и к эксплуатации не допускают. Рекомендуемая форма протокола поверки динамометров приводится ниже. ПРОТОКОЛ ведомственной поверки технических средств измерения силы, развиваемой спортсменом (динамометров) 1. _______________________________________ Наименование и тип приборов (динамометров) ______________________ 2. ________________________________________ Принадлежность 3. ________________________________________ Завод-изготовитель 4. ________________________________________ Дата поверки 5. ________________________________________ Место поверки 6. ________________________________________ Температура помещения 7. ________________________________________ Заводской номер 8. _______________________________________ Краткая характеристика средств, применявшихся при поверке ___________ 115 Результаты поверки 1. Соответствие требованиям по внешнему осмотру и исправность действия механизмов динамометра _______________________ 2. Результаты градуировки динамометра с условной шкалой Действит ельная нагрузка, кгс, Н Прямой ход Обратный ход показания динамометра в делениях вариация показания динамометра в делениях вариация 1 2 3 ср. абс. дел. отн. дел. 1 2 3 ср. абс. дел. отн. дел. 500 601 600 603 601 0,3 0,5 605 606 607 606 0,2 0,33 В отделе метрологии и стандартизации ВНИИФКа разработаны стенды для поверки и метрологической аттестации: • датчиков ускорений (акселерометров); • контактных и сейсмических датчиков; • измерителей временных интервалов; • технических средств фото-, кино- и видеоанализа спортивной техники. Для метрологической аттестации методик выполнения измерений в области физической культуры и спорта необходимы метрологические стенды, включающие в себя образцовую измерительную аппаратуру и другие вспомогательные технические средства и оборудование. Поэтому разработка образцовых метрологических стендов, их комплектация соответствующей измерительной аппаратурой и аттестация в органах Госстандарта РФ лежат в основе первоочередных задач метрологического обеспечения измерений в спортивной отрасли. Вопросы для самоконтроля 1. Что понимается под поверкой СИ? 2. Какие СИ подвергаются первичной поверке? 3. В каких случаях проводится внеочередная поверка? 4. Какая процедура называется лицензированием? 5. С какой целью создана Система добровольной сертификации? 6. Что называется калибровкой СИ? 7. Какие существуют варианты организации калибровочных работ? 8. Кто является субъектами РСК? 9. Какие допускаются методы поверки (калибровки) СИ? 10. Каков порядок проведения сертификации? |