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 точности понимается 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 величины понимается 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 национальных эталонов, признанных официаль­ным решением в качестве исходных для одной страны, существуют международные эталоны, 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»