Технические основы метрологического обеспечения (стр. 1 из 3)

ЛЕКЦИЯ

Учебная дисциплина «Метрология, стандартизация и сертификация»

Тема № 4 «Технические основы метрологического обеспечения»

Литература

1. Стандартизация, метрология, сертификация. Под ред. Смирнова А.М. ВУ РХБЗ, дсп, 2001. 322 с. (инв. 3460).

2. Сергеев А.Г., Латышев М.В., Терегеря В.В. Стандартизация, метрология, сертификация. Учебное пособие. – М.: Логос, 2005. 560 с.

3. Метер А.М. Руководство к лабораторным работам по военной метрологии. Учебное пособие, КВВКУХЗ, 1998.

Наглядные пособия и приложения

1. "Лектор-2000".

2. Комплект слайдов.

ВВЕДЕНИЕ

На прошлой лекции мы познакомились с понятием "метрологическое обеспечение" и узнали, что оно базируется на следующих основах: научной, нормативной, организационной и технической. Сегодня мы подробнее остановимся натехнической основе метрологического обеспечения.

1. Учебный вопрос. Технические основы метрологического обеспечения

физический измерение метрологический давление

Техническая основа метрологического обеспечения включает в себя ряд систем:

- государственных испытаний СИ;

- государственной поверки и калибровки СИ;

- стандартных образцов состава и свойств вещества и материалов;

- стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов.

Мы на лекции рассмотрим лишь следующие составляющие:

1. государственные эталоны единиц ФВ;

2. передача размеров единиц физических величин;

3. средства измерений.

Система государственных эталонов

Эталон - средство измерений или комплекс средств измерений, предназначенные для воспроизведения и хранения единицы физической величины и передачи ее размера образцовым средствам измерений. Эталоны РФ по подчиненности подразделяются на первичные (исходные) и вторичные (подчиненные).

Основное назначение эталонов - служить технической базой воспроизведения и хранения единиц физических величин.

На рисунке 1 показана метрологическая цепь передачи размеров единиц от первичных эталонов рабочим, от них разрядным рабочим эталонам и далее рабочим мерам и ИП.

Если эталон воспроизводит единицу с наивысшей в стране точностью, он называется первичным. Первичные эталоны воспроизводят единицу измерения, в соответствии с ее определением (метр, килограмм, секунда и т.д.). Первичный эталон может быть национальным и международным.

Национальный эталон утверждается в качестве исходного СИ для страны национальным органом по метрологии. В России – это Госстандарт РФ (Государственный комитет по техническому регулированию и метрологии). Международные эталоны хранит и поддерживает Международное бюро мер и весов (МБМВ).

Первичный или специальный эталон официально утверждается в качестве исходного для страны и называется Государственным.

Первичные эталоны воспроизводят и (или) хранят единицы и передают их размеры с наивысшей точностью, достигнутой в данной области измерений. Первичные эталоны в зависимости от условий воспроизведения могут иметь разновидность - специальные первичные эталоны. Специальные эталоны воспроизводят единицы в условиях, в которых прямая передача размера единицы от первичного эталона с требуемой точностью технически неосуществима (малые и большие энергии, давления, температуры, особые состояния вещества и т.д.). Первичные и специальные эталоны являются исходными для страны и их утверждают в качестве государственных эталонов и присваивается наименование «Государственный первичный эталон» или «Государственный специальный эталон».

Ко вторичным эталонам относят: эталоны - копии, эталоны сравнения, рабочие эталоны. Эталоны-копии предназначены для передачи размера единицы рабочим эталонам. Эталоны - сравнения - для взаимного сличения эталонов, которые по тем или иным причинам нельзя непосредственно сличить друг с другом. Рабочие эталоны - для поверки средств измерений. К рабочим эталонам относятся военные эталоны.

Эталоны утверждаются установленным порядком: государственные эталоны - Госстандартом РФ, а специальные военные эталоны - Министерством обороны РФ. Так в Министерстве обороны были утверждены следующие военные эталоны:

ВЭ-13. Военный эталон абсолютного давления. Диапазон значений воспроизводимой хранимой и передаваемой единицы давления от 10-3 до 103 Па. Масса эталона 1500 кг;

ВЭ-14. Военный эталон единицы массы. Диапазон значений единицы массы от 1 мг до 1 кг. Масса эталона 500 кг.

Рисунок 1 - Метрологическая цепь передачи размеров единиц физических величин

Необходимость разработки и утверждения специальных военных эталонов диктуется особыми условиями воспроизведения и передачи размеров единиц физических величин в армейских условиях. Военный эталон является вторичным по отношению к первичному государственному эталону.

Система передачи размеров единиц физических величин

Для обеспечения правильной передачи размеров единиц физических величин во всех звеньях метрологической цепи (от эталонов к образцовым средствам измерения и от них к рабочим средствам измерения) должен быть установлен определенный порядок. Этот порядок установлен ГОСТ 8.061. ГСИ. Поверочные системы.

Поверочные системы подразделяются на государственные, ведомственные и локальные.

Государственная поверочная система распространяется на все средства измерений данной физической величины, применяемые в стране.

Ведомственная поверочная система распространяется на средства измерений, подлежащих поверке внутри ведомства.

Локальная поверочная система распространяется на средства измерений, подлежащих поверке в данном органе государственной или ведомственной метрологической службе.

Государственная поверочная схемавключает в себя чертеж и текстовую часть, содержащую пояснения к чертежу. Ведомственная и локальная поверочные схемы оформляются в виде чертежа.

На чертеже поверочной схемы указываются средства измерения от которых единица физической величины передается и средства измерения к которым эта единица передается. Все средства измерения заключаются в прямоугольник. Кроме того, на чертеже указывается метод передачи физической величины. (СЛАЙД № 9) Существует четыре метода передачи размера ЕФВ:

1. Непосредственное сличение без средств сравнения.

2. Сличение при помощи средств сличения.

3. Метод прямых измерений.

Пример схемы поверки для нормальных элементов.

Рис. - Поверочная схема для нормальных элементов

На чертеже поверочной схемы указываются:

1. наименование средства измерения и методы поверки;

2. номинальные значения или диапазоны значений физических величин;

3. допускаемые значения погрешностей средств измерения;

4. допускаемые значения погрешностей методов поверки.

Система средств измерений

Средства измерений можно классифицировать по следующим принципам:

- по виду измеряемой величины - температуры, давления и разрежения, количества и расхода вещества, состава, уровня, размеров и др.;

- принципу действия - механические, электрические, пневматические, гидравлические, радиоактивные и др.;

- назначению - эталоны, образцовые, лабораторные, технические (рабочие);

- характеру представления информации - индикаторные, показывающие и регистрирующие, а также системы обработки информации.

Кроме того, существует деление средств измерения по числу контролируемых величин, по дистанционному признаку, по характеру контроля во времени (непрерывного и дискретного действия), по размерам средств измерений.

С целью унификации средств измерения разработана Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП). Система обобщает и согласует метрологические показатели и эксплуатационные характеристики средств измерения, обеспечивая общую технологическую базу для производства, а также взаимокомплектуемость и взаимозаменяемость деталей, узлов и приборов.

ГСП охватывает всю номенклатуру отечественного приборостроения, деля их по функциональным признакам. Это позволяет в каждой функциональной группе провести минимизацию номенклатуры изделий, их унификацию, блочно-модульное их устройство, совместимость приборов и устройств.

Технические средства измерений, используемые в вооружении, военной, специальной технике и имуществе различных видов Вооруженных Сил и родов войск называются войсковыми средствами измерений (ВСИ). ВСИ являются видом военной техники.

Наибольшее распространение в вооружении и средствах РХБ защиты получили ВСИ давления, температуры, расхода, уровня, электрических величин и ионизирующих излучений.

2. Учебный вопрос. Средства измерения давления

Давлением называется сила, равномерно действующая на площадь и перпендикулярно к ней направленная.

В международной системе единиц СИ давление выражают в Паскалях (Па) 1 Па = 1 н/м2. Внесистемные единицы давления, которые используются для технических измерений: техническая атмосфера (кгс/см2), миллиметры водяного столба, миллиметры ртутного столба.

Паскаль (Па) - малая величина, пригодна для измерения очень малых давлений. Для измерения средних и высоких давлений целесообразно применять кратные единицы: килопаскаль (кПа), мегапаскаль (МПа) и др.

1 Па=1,02.10-5 кгс/см2 =7,5.10-3 мм рт ст= 0,102 мм вод ст = 10-5 Бар

1 кгс/см2 = 9,8.104 Па = 735,6 мм рт ст=10000 мм вод ст= 0,98 Бар

1 мм. рт ст=133,6 Па =1,36.10-3кгс/см2= 13,6 мм вод ст= 1,33.10-3Бар

1 мм вод ст =9,807 Па =1.10-4кгс/см2 =7,36.10-2мм рт ст= 9,8.10-5Бар

Различают атмосферное (Ратм), избыточное (Ри), абсолютное (Ра) давления и давление разрежения (Рр), которые связаны между собой следующей зависимостью: