конспект. Вопросы И ОТВЕТЫ. Вопросы для самостоятельного изучения к экзамену по дисциплине Метрология для заочников Понятие и основные проблемы метрологии Слово метрология
 Скачать 0.8 Mb.
|
|
Дополнительные погрешности, связанные с отклонением условий, в которых работает прибор, от нормальных, отличают от инструментальных (ГОСТ 8.009-84), т. к. они связаны скорее с внешними условиями, чем с самим прибором. Систематическая погрешность – это составляющая погрешности измерения, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же величины. Причинами появления систематической погрешности могут являться неисправности средств измерений, несовершенство метода измерений, неправильная установка измерительных приборов, отступление от нормальных условий их работы, особенности самого оператора. Статическая погрешность – это погрешность, которая возникает в процессе измерения постоянной (не изменяющейся во времени) величины. Динамическая погрешность – это погрешность, численное значение которой вычисляется как разность между погрешностью, возникающей при измерении непостоянной (переменной во времени) величины, и статической погрешностью (погрешностью значения измеряемой величины в определенный момент времени). Случайная погрешность – это составная часть погрешности результата измерения, изменяющаяся случайно, незакономерно при проведении повторных измерений одной и той же величины. Появление случайной погрешности нельзя предвидеть и предугадать. Случайную погрешность невозможно полностью устранить, она всегда в некоторой степени искажает конечные результаты измерений. Но можно сделать результат измерения более точным за счет проведения повторных измерений. Причиной случайной погрешности может стать, например, случайное изменение внешних факторов, воздействующих на процесс измерения. Случайная погрешность при проведении многократных измерений с достаточно большой степенью точности приводит к рассеянию результатов. Утверждение типа и регистрация средств измерений Утверждение типа средств измерений является видом государственного метрологического контроля и проводится с целью признания типа СИ пригодным для серийного выпуска. Порядок проведения испытаний и утверждения типа СИ включает в себя: - испытания для утверждения типа; - принятие решения об утверждении типа, его государственную регистрацию и выдачу сертификата об утверждении типа; - испытания на соответствие утвержденному типу при контроле соответствия СИ утвержденному типу; - признание утверждения типа или результатов испытаний типа СИ, проведенных компетентными организациями зарубежных стран; - информационное обслуживание потребителей измерительной техники. Порядок проведения испытаний и решение об утверждении типа принимается Госстандартом России по результатам обязательных испытаний. Испытания СИ для утверждения их типа проводят государственные научные метрологические центры (ГНМЦ) и иные специализированные государственные центры испытаний СИ (ГЦИ СИ), которые аккредитуются и регистрируются в Государственном реестре средств измерений. При испытаниях проверяют соответствие технической документации и технических характеристик СИ требованиям технического задания, технических условий и распространяющихся на них нормативных и эксплуатационных документов, включающих методики поверки средств измерений. При положительных результатах испытаний Госстандарт России утверждает тип СИ и выдает сертификат об утверждении типа. Средства измерений, на которые выданы сертификаты об утверждении типа, регистрируют в Государственном реестре. Порядок проведения испытаний на соответствие средств измерений утвержденному типу заключаются в следующем. Сначала разрабатывается Программа испытаний СИ, которая устанавливает метрологические характеристики и порядок поверки. Для испытания СИ предоставляются: - образец (образцы) средства измерения; - программа испытаний типа, утвержденная ГЦИ СИ; - технические условия, если предусмотрена их разработка, подписанные руководителем организации-разработчика; - эксплуатационные документы, а для средств измерений, ввозимых в Россию, комплект документации фирмы-изготовителя на русском языке, прилагаемый к поставляемому средству измерения; - нормативный документ по поверке при отсутствии раздела «Методика поверки» в эксплуатационной документации. Испытания проводят в случаях: - наличия информации от потребителей об ухудшении качества выпускаемых или импортируемых средств измерений; - внесения в конструкцию или технологию изготовления СИ изменений, влияющих на их нормированные метрологические характеристики; - истечения срока действия сертификата об утверждении типа. Для испытания на соответствие СИ утвержденному типу предоставляют следующие документы: - копию сертификата об утверждении типа; - копию акта испытаний СИ для утверждения их типа и акт последних испытаний на соответствие СИ утвержденному типу, если они проводились; - технические условия; - эксплуатационные документы. Информация об утверждении типа и решение об его отмене публикуются в официальных изданиях Госстандарта России. Нормирование погрешностей средств измерений Нормирование метрологических характеристик средств измерений и заключается в установлении границ для отклонений реальных значений параметров средств измерений от их номинальных значений. Каждому средству измерений приписываются некоторые номинальные характеристики. Действительные же характеристики средств измерений не совпадают с номинальными, что и определяет их погрешности. Обычно нормирующее значение принимают равным: большему из пределов измерений, если нулевая отметка расположена на краю или вне диапазона измерения; сумме модулей пределов измерения, если нулевая отметка расположена внутри диапазона измерения; длине шкалы или её части, соответствующей диапазону измерения, если шкала существенно неравномерна (например, у омметра); номинальному значению измеряемой величины, если таковое установлено (например, у частотомера с номинальным значением 50 Гц); модулю разности пределов измерений, если принята шкала с условным нулём (например, для температуры), и т.д. Чаще всего за нормирующее значение принимают верхний предел измерений данного средства измерений. Отклонения параметров средств измерений от их номинальных значений, вызывающие погрешность измерений, не могут быть указаны однозначно, поэтому для них должны быть установлены предельно допускаемые значения. Указанное нормирование является гарантией взаимозаменяемости средств измерений. Нормирование погрешностей средств измерений заключается в установлении предела допускаемой погрешности. Под этим пределом понимается наибольшая (без учёта знака) погрешность средства измерения, при которой оно может быть признано годным и допущено к применению. Подход к нормированию погрешностей средств измерений заключается в следующем: в качестве норм указывают пределы допускаемых погрешностей, включающие в себя и систематические, и случайные составляющие; порознь нормируют все свойства средств измерений, влияющие на их точность. Стандарт устанавливает ряды пределов допускаемых погрешностей. Этой же цели служит установление классов точности средств измерений. Класс точности средств измерений Класс точности – это обобщенная характеристика СИ, выражаемая пределами допускаемых значений его основной и дополнительной погрешностей, а также другими характеристиками, влияющими на точность. Класс точности не является непосредственной оценкой точности измерений, выполняемых этим СИ, поскольку погрешность зависит еще от ряда факторов: метода измерений, условий измерений и т.д. Класс точности лишь позволяет судить о том, в каких пределах находится погрешность СИ данного типа. Общие положения деления средств измерений по классу точности устанавливает ГОСТ 8.401–80. Пределы допускаемой основной погрешности, определяемые классом точности, – это интервал, в котором находится значение основной погрешности СИ. Классы точности СИ устанавливаются в стандартах или технических условиях. Средство измерения может иметь два и более класса точности. Например, при наличии у него двух или более диапазонов измерений одной и той же физической величины ему можно присваивать два или более класса точности. Приборы, предназначенные для измерения нескольких физических величин, также могут иметь различные классы точности для каждой измеряемой величины. Пределы допускаемых основной и дополнительной погрешностей выражают в форме приведенных, относительных или абсолютных погрешностей. Выбор формы представления зависит от характера изменения погрешностей в пределах диапазона измерений, а также от условий применения и назначения СИ. Пределы допускаемой абсолютной основной погрешности устанавливаются по одной из формул:  или  , где x – значение измеряемой величины или число делений, отсчитанное по шкале; a, b – положительные числа, не зависящие от х. Первая формула описывает чисто аддитивную погрешность, а вторая – сумму аддитивной и мультипликативной погрешностей.В технической документации классы точности, установленные в виде абсолютных погрешностей, обозначают, например, "Класс точности М", а на приборе – буквой "М". Для обозначения используются прописные буквы латинского алфавита или римские цифры, причём меньшие пределы погрешностей должны соответствовать буквам, находящимся ближе к началу алфавита, или меньшим цифрам. Пределы допускаемой приведенной основной погрешности определяются по формуле  , где xN – нормирующее значение, выраженное в тех же единицах, что и  ; p – отвлеченное положительное число, выбираемое из ряда значений: Нормирующее значение xN устанавливается равным большему из пределов измерений (или модулей) для СИ с равномерной, практически равномерной или степенной шкалой и для измерительных преобразователей, для которых нулевое значение выходного сигнала находится на краю или вне диапазона измерений. Для СИ, шкала которых имеет условный нуль, равно модулю разности пределов измерений. Для приборов с существенно неравномерной шкалой xN принимают равным всей длине шкалы или ее части, соответствующей диапазону измерении. В этом случае пределы абсолютной погрешности выражают, как и длину шкалы, в единицах длины, а на средстве измерений класс точности условно обозначают, например, в виде значка  , где 0,5 – значение числа р (рис. 3.1). Рис. 3.1. Лицевая панель фазометра класса точности 0,5 с существенно неравномерной нижней шкалой В остальных рассмотренных случаях класс точности обозначают конкретным числом р, например 1,5. Обозначение наносится на циферблат, щиток или корпус прибора (рис. 3.2).  Рис. 3.2. Лицевая панель амперметра класса точности 1,5 с равномерной шкалой В том случае если абсолютная погрешность задается формулой  , пределы допускаемой относительной основной погрешности
где с, d – отвлеченные положительные числа, выбираемые из ряда:  ; – больший (по модулю) из пределов измерений. При использовании формулы 3.1 класс точности обозначается в виде "0,02/0,01", где числитель – конкретное значение числа с, знаменатель – числа d (рис. 3.3). Рис. 3.3. Лицевая панель ампервольтметра класса точности 0,02/0,01с равномерной шкалой Пределы допускаемой относительной основной погрешности определяются по формуле  , если . Значение постоянного числа q устанавливается так же, как и значение числа p. Класс точности на прибор обозначается в виде  , где 0,5 – конкретное значение q (рис. 3.4). Рис. 3.4. Лицевая панель мегаомметра класса точности 2,5 с неравномерной шкалой В стандартах и технических условиях на СИ указывается минимальное значение x0, начиная с которого применим принятый способ выражения пределов допускаемой относительной погрешности. Отношение xk/x0 называется динамическим диапазоном измерения. Эталоны Эталон — это высокоточная мера, предназначенная для воспроизведения и хранения единицы величины с целью передачи ее размера другим средствам измерений. От эталона единица величины передается разрядным эталонам, а от них — рабочим средствам измерений. В настоящее время различают следующие виды эталонов: Первичный эталон – эталон, обеспечивающий воспроизведение единицы с наивысшей в стране (по сравнению с другими эталонами той же единицы) точностью. Первичные эталоны подразделяются на национальные (государственные), международные и специальные. Вторичный эталон – эталон, получающий размер единицы непосредственно от первичного эталона данной единицы. Вторичные эталоны подразделяются на эталоны-копии и эталоны сравнения. Национальный эталон – эталон, признанный официальным решением служить в качестве исходного для страны. Первичный эталон, признанный решением уполномоченного на то государственного органа в качестве исходного на территории Российской Федерации, называется государственным первичным эталоном. Оба термина имеют адекватное значение. Термин "национальный эталон" применяется тогда, когда хотят подчеркнуть соподчиненность государственного эталона международному. Международный эталон – эталон, принятый по международному соглашению в качестве международной основы для согласования с ним размеров единиц, воспроизводимых и хранимых национальными эталонами. Специальный эталон – эталон, обеспечивающий воспроизведение единицы в особых условиях и заменяющий для этих условий первичный эталон. Единица, воспроизводимая с помощью специального эталона, по размеру должна быть согласована с единицей, воспроизводимой с помощью соответствующего первичного эталона. Эталон-копия – вторичный эталон, предназначенный для передачи размеров единиц рабочим эталонам. Эталон-копия не всегда является физической копией государственного эталона, он копирует лишь метрологические свойства государственного эталона. Эталон сравнения – вторичный эталон, применяемый для сличения эталонов, которые по тем или иным причинам не могут быть непосредственно сличены друг с другом. Рабочий эталон воспринимает размер единицы от вторичных эталонов и, в свою очередь, служит для передачи размера менее точному рабочему эталону (низшего разряда) или рабочим средствам измерений. Термин "рабочий эталон" заменил используемый ранее термин "образцовое средство измерений". Разрядный эталон – эталон, обеспечивающий передачу размера единицы физической величины через цепочку соподчиненных по разрядам рабочих эталонов. При этом от последнего рабочего эталона в этой цепочке размер единицы передается рабочему средству измерения. Число разрядов для каждого вида средств измерений устанавливается государственной поверочной схемой. В зависимости от назначения и исполнения эталоны подразделяются следующим образом: - одиночный эталон, в составе которого имеется одно средство измерений (мера, измерительный прибор, эталонная установка) для воспроизведения и хранения единицы; - групповой эталон, в состав которого входит совокупность средств измерений одного типа, номинального значения или диапазона измерений, применяемых совместно для повышения точности воспроизведения единицы или ее хранения; за результат измерений обычно принимается среднее арифметическое значение из результатов измерений однотипными средствами измерений или эталонными установками; - эталонный набор, состоящий из совокупности средств измерений, позволяющих воспроизводить и хранить единицу в диапазоне, представляющем объединение диапазонов указанных средств; эталонные наборы создаются в тех случаях, когда необходимо охватить определенную область значений физической величины, например набор эталонных гирь; - транспортируемый эталон, иногда специальной конструкции, предназначенный для его транспортировки к местам поверки или калибровки средств измерений или сличений эталонов данной единицы. Совокупность всех государственных и соподчиненных им эталонов образует эталонную базу России. |
