Условия измерения как влияющий результат фактор включают температуру окружающей среды, влажность, атмосферное давление, напряжение в сети и многое другое.
Рассмотрев факторы, влияющие на результаты измерений, можно сделать следующие выводы: при подготовке к измерениям они должны по возможности исключаться, в процессе измерения компенсироваться, а после измерения учитываться.
Учет указанных факторов предполагает исключение ошибок и внесение поправок к измеренным величинам.
Появление ошибок вызвано недостаточной надежностью системы, в которую входят оператор, объект измерения, СИ и окружающая среда. В данной системе могут происходить отказы аппаратуры, от влечение внимания человека, описки в записях, сбои в аппаратуре, колебания напряжения в сети.
При однократном измерении ошибка может быть выявлена при сопоставлении результата с априорным представлением о нем или путем логического анализа. Измерения повторяют для устранения причины ошибки.
При многократном измерении одной и той же величины ошибки проявляются в том, что результаты отдельных измерений заметно отличаются от остальных. Если отличие велико, ошибочный результат необходимо отбросить. При этом руководствуются “правилом трех сигм”: если при многократном измерении сомнительный результат отдельного измерения отличается от среднего больше чем на 3 ( — среднее квадратическое отклонение значения измеряемой величины от среднего значений), т. е. вероятностью 0,997 он является ошибочным и его следует отбросить.
Качество измерений является главным фактором производства, базирующегося на быстропротекающих процессах, автоматических процессах, на большом числе измеряемых величин. Нередко причиной брака продукции становятся неверно назначенные СИ (в первую очередь по точности). Бывает и так, что СИ вовсе не назначаются там, где это необходимо, из-за их отсутствия. Как показывает анализ [50], если весь брак, причиной которого являются недостатки метрологической деятельности, принять за 100%, то брак продукции вследствие неправильно выбранных или совсем не назначенных СИ составит 48,5%; из-за неумелого применения СИ, отсутствия метрологических аттестованных методик измерения и низкой квалификации операторов — 46%; 5,5%; обусловливается неисправностью СИ.
Методика выполнения измерений. На обеспечение . качества измерений направлено применение аттестованных методик выполнения измерений (МВИ). Ст. 9, 11 и 17 Федерального закона “Об обеспечении единства измерений” включают положения, относящиеся к МВИ. В 1997 г. начал действовать ГОСТ 8.563—96 “ГСИ. Методики выполнения измерений”.
Методика выполнения измерений — совокупность операций и правил, выполнение которых обеспечивает получение результатов измерений с известной погрешностью. Как видно из определения, под МВИ понимают технологический процесс измерений. МВИ — это, как правило, документированная измерительная процедура. МВИ в зависимости от сложности и области применения излагают в следующих формах: отдельном документе (стандарте, рекомендации и т.п.); разделе стандарта: части технического документа (разделе ТУ, паспорта).
Аттестация МВИ — процедура установления и подтверждения соответствия МВИ предъявляемым к ней метрологическим требованиям.
В документах (разделах, частях документов), регламентирующих МВИ, в общем случае указывают: назначение МВИ; условия измерений; требования к погрешности измерений; метод (методы) измерений; требования к СИ (в том числе к стандартным образ-цам), вспомогательным устройствам, материалам, растворам и пр.; операции при подготовке к выпол-нению измерений; операции при выполнении изме-рений; операции обработки и вычисления результа-тов измерений; нормативы, процедуру и периодич-ность контроля погрешности результатов выполняе-мых измерений; требования к квалификации опера-торов; требования к безопасности и экологичности выполняемых работ.
При разработке МВИ одним из основных исход-ных требований является требование к точности из-мерений. Эти требования должны устанавливать в виде пределов допускаемых значений характеристик абсолютной и относительной погрешности измере-ний.
Наиболее распространенным способом выраже-ния требований к точности измерений являются гра-ницы допускаемого интервала, в котором с заданной вероятностью Р должна находиться погрешность из-мерении.
Если граница симметрична, то перед их число-вым значением ставятся знаки «±». Если заданное значение вероятности равно единице (Р=1), то в качестве требований к точности измерений используются пределы допускаемых значений погрешности измерений. При этом вероятность Р=1 не указывается.
Ответственным этапом является оценивание погрешности измерений путем анализа возможных источников и составляющих погрешности измерений методических составляющих (например, погрешности, возникающие при отборе и приготовлении проб, инструментальных составляющих (допустим, по-грешности, вызываемые ограниченной разрешающей способностью СИ); погрешности, вносимые операто-ром (субъективные погрешности).
Система воспроизведения единиц физических величин и передачи информации об их размерах всем без исключения СИ в стране составляет техническую базу обеспечения единства измерений.
Воспроизведение единиц физических величин. В соответствии с основным уравнением измерения (2) измерительная процедура сводится к сравнению неизвестного размера с известным, в качестве которого выступает размер соответствующей единицы Международной системы. Воспроизведение единицы представляет собой совокупность операций по материализации единицы физической величины с наивысшей в стране точностью с помощью государственного эталона или исходного рабочего эталона. Различают воспроизведение основных и производных единиц. Размеры единиц могут воспроизводиться там же, где выполняются измерения (децентрализованный способ), либо информация о них должна передаваться с централизованного места их хранения или воспроизведения (централизованный способ). Децентрализовано воспроизводятся единицы многих производных физических величин. Основные единицы сейчас воспроизводятся только централизованно.
Централизованное воспроизведение единиц осуществляется с помощью специальных технических средств, называемых эталонами. Эталон, обеспечивающий воспроизведение единицы с наивысшей в стране (по сравнению с другими эталонами той же единицы) точностью, называется первичным эталоном. Первичные эталоны — это уникальные средства измерений, часто представляющие собой сложнейшие измерительные комплексы, созданные с учетом новейших достижений науки и техники на данный период. Эталон, обеспечивающий воспроизведение единицы в особых условиях и служащий для этих условий, называется специальным эталоном. Официально утвержденные в качестве исходного для страны первичный или специ-альный эталоны называются государственными.
Эталон, получающий размер единицы путём сличения с первичным эталоном рассматриваемой единицы, называется вторичным эталоном.
Эталон должен отвечать трем основным требованиям: неизменность (способность удерживать неизменным размер воспроизводимой им единицы в течение длительного интервала времени); воспроизводимость (воспроизведение единицы с наименьшей погрешностью для данного уровня развития измерительной техники); сличаемость (способность не претерпевать изменений и не вносить каких-либо искажений при проведении сличений).
Государственные эталоны представляют собой национальное достояние и поэтому должны храниться в метрологических институтах страны в специальных эталонных помещениях, где поддерживается строгий режим по влажности, температуре, вибраци-ям и другим параметрам. Для обеспечения единства измерений физических величин в международном масштабе большое значение имеют международные сличения национальных государственных эталонов. Эти сличения помогают выявить систематические погрешности воспроизведения единицы национальными эталонами, установить, насколько национальные эталоны соответствуют международному уровню, и наметить пути совершенствования национальных (государственных) эталонов.
В 1998 г. эталонная база России была представлена 116 государственными эталонами, 250 вторичными эталонами, 70 установками высшей точности и государственными стандартными образцами в количестве более 7500.
Передача размера единицы представляет собой приведение размера единицы физической величины, хранимой поверяемым СИ, к размеру единицы, вос-производимой или хранимой эталоном. Передача размера осуществляется при сличении этих единиц. При передаче информации о размере единиц обширному парку СИ приходится прибегать к многоступенчатой процедуре.
По размеру единицы, воспроизводимому государственным эталоном, устанавливаются значения физических величин, воспроизводимые вторичными эталонами.
Среди вторичных эталонов различают: эталоны-сравнения, применяемые для сличения эталонов, которые по тем или иным причинам не могут непосредственно сличаться друг с другом; эталоны-свидетели, предназначенные для поверки .сохранности и неизменности государственного эталона и для замены его в случае порчи или утраты; эталоны-копии, используемые для передачи информации о размере единицы рабочим эталонам.
Самым распространенными по численности парка вторичными эталонами являются рабочие эталоны различных разрядов — 1,2, 3-го (иногда 4-го). От рабочих эталонов низшего разряда размер передается рабочим средствам измерения (РСИ). Число РСИ по каждому из видов измерений достигает сотен тысяч и даже миллионов экземпляров (например, термометры, манометры).
РСИ обладает различной точностью измерений наиболее точные РСИ при поверке (калибровке) получают размер от вторичных эталонов или рабочих эталонов 1-го разряда; наименее точные — от эталонов низшего разряда (3-го или 4-го).
В качестве методов передачи информации о раз-мере единиц используют методы непосредственного сличения (т.е. сличения меры с мерой или показаний двух приборов), а также сличение с помощью компаратора. Непосредственное сличение применяют, как правило, для менее точных мер. Непосредственно сличать можно только штриховые меры длины (линейка, брусковые метры, рулетки), меры вместимости (измерительные цилиндры, бюретки, пипетки, мерные колбы и т.п.). Для более точной поверки используют приборы-сравнения компарирующие устройства. Наиболее часто применяют следующие компараторы: образцовые весы различных разрядов (при поверке гирь), мосты постоянного и переменного тока (при сличении мер сопротивления и ЭДС нормальных элементов).
На каждой ступени передачи информации о размере единицы точность теряется в 3—5 раз (иногда в 1,25—10 раз). Значит, при многоступенчатой передаче эталонная точность не доходит до потребителя. Поэтому для высокоточных СИ число ступеней может быть сокращено вплоть до передачи им информации непосредственно от рабочих эталонов 1-го разряда.
Поверочные схемы СИ представляют собой документ, который устанавливает соподчинение СИ, участвующих в передаче размера единицы от эталона к рабочим СИ с указанием методов и погрешности при передаче. Различают государственные и локальные поверочные схемы. Государственные схемы регламентируют передачу информации о размере единицы всему парку СИ в стране. Во главе этой схемы нахо-дится государственный эталон.
Государственные поверочные схемы закладываются в основу государственных стандартов. Локальные поверочные схемы распространяются на СИ, подлежащие поверке, организуемой МС министерства (ведомства) или МС юридического лица.
Систему передачи образно представляют [31] в виде пирамиды (рис. 7): в основании находится совокупность РСИ; вершину занимает государственный эталон; на промежуточных плоскостях — рабочие эталоны различных разрядов. От основании к вершине уменьшается погрешность СИ, растет их стоимость, снижается «тираж» изготовления. В табл. 2 даются сведения об СИ, участвующих в поверочной схеме в соответствии с ГОСТ 8.021—84 (ГСИ. Государственный первичный эталон и государственная поверочная схема для средств измерений массы).
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38
