Основы метрологии (стр. 7 из 22)
Для систематической составляющей Dсист погрешности средств измерений выбирают характеристики из числа следующих:
значение систематической систематической составляющей Dсист;
значение систематической составляющей Dсист, математическое ожидание М[Dсист] и среднее квадратическое отклонение s[Dсист] систематической составляющей погрешности.
Для случайной составляющей Dсл погрешности выбирают характеристики из числа следующих:
среднее квадратическое отклонение s[Dсл] случайной составляющей погрешности;
среднее квадратическое отклонение s[Dсл] случайной составляющей погрешности и нормализованная автокорреляционная функция rDсл(t) или функция спектральной плотности SDсл(w) случайной составляющей погрешности.
В нормативно-технической документации на средства измерений конкретных видов или типов допускается нормировать функции или плотности распределения вероятностей систематической и случайной составляющих погрешности.
3. Характеристики чувствительности средств измерений к влияющим величинам выбираются из числа следующих:
функция влияния y(x);
изменения e(x) значений метрологических характеристик средства измерения, вызванные изменением влияющих величин x в установленных пределах.
4. Динамические характеристики отражают инерционные свойства средства измерений при воздействии на него меняющихся во времени величин - параметров входного сигнала, внешних влияющих величин, нагрузки.
По степени полноты описания инерционных свойств средств измерений динамические характеристики делятся на полные и частные.
К полным динамическим характеристикам относятся:
дифференциальное уравнение, описывающее работу средства измерений;
передаточная функция;
переходная характеристика;
импульсная переходная характеристика;
амплитудно-фазовая характеристика;
амплитудно-частотная характеристика для минимально-фазовых средств измерения;
совокупность амплитудно-фазовых и фозово-частотных характеристик.
Частичными динамическими характеристиками могут быть отдельные параметры полных динамических характеристик или характеристики, не отражающие полностью динамических свойств средств измерений, но необходимые для выполнения измерений с требуемой точностью (например, время реакции, коэффициент демпфирования, значение амплитудно-частотной характеристики на резонансной частоте, значение резонансной собственной круговой частоты). Комплекс их оговаривается в соответствующих стандартах.
Нормы на отдельные метрологические характеристики приводятся в эксплуатационной документации (паспорте, техническом описании, инструкции по эксплуатации и т. д.) в виде номинальных значений, коэффициентов функций, заданных формулами, таблицами или графиками пределов допускаемых отклонений от номинальных значений функций.
В ГОСТе 8.009 – 84 приведены способы нормирования рассмотренных выше метрологических характеристик.
3.4.5. Классы точности средств измерений
Учёт всех нормируемых метрологических характеристик средств измерений является сложной и трудоёмкой процедурой. На практике такая точность не нужна. Поэтому для средств измерений, используемых в повседневной практике, принято деление на классы точности, которые дают их обобщённую метрологическую характеристику.
Требования к метрологическим характеристикам устанавливаются в стандартах на средства измерений конкретного типа.
Классы точности присваиваются средствам измерений с учётом результатов государственных приёмочных испытаний.
Обозначения классов точности наносятся на циферблаты, щитки и корпуса средств измерений, приводятся в нормативно-технических документах. Классы точности могут обозначаться буквами (например, М, С и т. д.) или римскими цифрами (I,II,III и т. д.). Обозначение классов точности по ГОСТу 8.401–80 может сопровождаться дополнительными условными знаками:
- 0,5, 1,6, 2,5 и т. д.- для приборов, приведенная погрешность g=D/ХN которых составляет 0,5, 1,6, 2,5% от нормирующего значения ХN (D - пределы допустимой абсолютной погрешности). При этом ХN принимается равным бо’льшему из модулей пределов измерений, если нулевое значение входного (выходного) сигнала находится на краю или вне диапазона измерений;
-
- то же, что и в предыдущем случае, но при ХN равным длине шкалы или ее части;- , , и т. д. - для приборов, у которых относительная погрешность d=D/х составляет 0,1, 0,4, 1,0% непосредственно от полученного значения измеряемой величины х;
0,02/0,01 - для приборов, у которых измеряемая величина не может отличаться от значения х, показанного указателем, больше, чем на [C + d×
(|Хк ¤х| - 1)]%, где С и d - числитель и знаменатель соответственно в обозначении класса точности; Хк – бо'льший (по модулю) из пределов измерений прибора. Примеры обозначения классов точности приведены на рис. 3.2.
3.4.6. Метрологическая надёжность средств измерения
В процессе эксплуатации любого средства измерения может возникнуть неисправность или поломка, называемые отказом.
течение определённого времени при нормальных режимах и рабочих условиях эксплуатации. Она характеризуется интенсивностью отказов, вероятностью безотказной работы и наработкой на отказ.
Интенсивность отказов определяется выражением
,где L - число отказов; N - число однотипных элементов; Dt - промежуток времени.
Для средства измерения, состоящего из n типов элементов, интенсивность отказов
,где mi - количество элементов i-го типа.
Вероятность безотказной работы
.Наработка на отказ
.Для внезапного отказа, интенсивность отказов которого не зависит от времени работы средства измерения,
Lсум(t) = Lсум = const; P(t) = exp(-Lсум×t); Tср = L/Lсум .
Межповерочный интервал, в течение которого обеспечивается заданная вероятность безотказной работы, определяется по формуле
,где Рмо - вероятность метрологического отказа за время между поверками;
Р(t) - вероятность безотказной работы.
В процессе эксплуатации может производиться корректировка межповерочного интервала.
3.4.7. Метрологическая аттестация средств измерений
Под метрологической аттестацией понимают исследование средства измерений, выполняемое метрологическим органом с целью определения его метрологических свойств и выдачи соответствующего документа с указанием полученных данных.
По результатам метрологической аттестации средству измерений приписываются определённые метрологические характеристики, определяется возможность применения его в качестве образцового или рабочего средства измерений. В настоящее время под метрологической аттестацией обычно понимают всестороннее исследование образцовых или нестандартных средств измерений, а также стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов.
Нестандартные средства измерений (НСИ). Установлен порядок метрологического обеспечения эксплуатации нестандартных средств измерений, который распространяется также на:
ввозимые из-за границы единичными экземплярами;
единичные экземпляры серийных средств измерений, отличающиеся от условий, для которых нормированы их метрологические характеристики;
серийно выпускаемые образцы, в схему и конструкцию которых внесены изменения, влияющие на их метрологические характеристики.
Нестандартными могут быть как рабочие, так и образцовые средства измерений.
Задачами метрологического обеспечения НСИ являются:
1. Исследование метрологических характеристик и установление соответствия НСИ требованиям технических заданий, либо паспорту (проекту) завода изготовителя.
2. Установление рациональной номенклатуры НСИ.
3. Обеспечение НСИ средствами аттестации, поверки (НТД по поверке) при их разработке, изготовлении и эксплуатации.
4. Обеспечение постоянной пригодности НСИ к применению по назначению с нормированной для них точностью.
5. Сокращение сроков и снижение затрат на разработку, изготовление и эксплуатацию.
Научно-методическое руководство деятельностью предприятий по метрологическому обеспечению НСИ осуществляют головные и базовые организации метрологической службы министерств (ведомств), метрологические институты, центры стандартизации и метрологии Госстандарта России.
Вновь разработанные или закупленные по импорту НСИ допускаются к применению только после их метрологической аттестации. Если существует договор о взаимном признании результатов аттестации средств измерений со страной, из которой импорируется НСИ, то аттестация в России может не проводиться.
За разработкой, изготовлением и эксплуатацией НСИ ведётся авторский и государственный (в сферах распространения государственного метрологического контроля и надзора) надзор , а также ведомственный конт-роль.
Авторский контроль осуществляется разработчиком НСИ совместно с метрологической службой разработчика. Он предусматривает участие в подготовке и проведении метрологической аттестации НСИ, оказание помощи при разработке нормативно-технической документации и организации поверки НСИ.