Основы стандартизации, сертификации и метрологии (стр. 9 )

Относительной погрешностью характеризуют обычно точность измерений, выполняемых дифференциальным или нулевым методом, например, при измерении частоты, сопротивления, индуктивности или емкости.

Приведенная погрешность g - это относительная погрешность, в которой абсолютная погрешность СИ отнесена к условно принятому значению величины (нормирующее значение) постоянному во всем диапазоне измерений. То есть приведенная погрешность g (измерительного прибора) – отношение абсолютной погрешности к нормирующему значению Хн.

где Хн - нормирующее значение, выраженное в тех же единицах, что и D.

Нормирующее значение - это условно принятое в зависимости от типа измерительного прибора значение, которое принимается равным верхнему пределу измерений (в случае, если нижний предел измерений – нулевое значение односторонней шкалы прибора). В случае диапазона измерений, у которого нулевое значение находится посередине, за нормирующее значение принимается весь диапазон измерений. Пример шкалы с нулем посередине и с метками верхнего и нижнего пределов измерений и диапазона измерений приведен на рис. 10.

Рис. 10

Диапазон измерений СИ – область значений величины, в пределах которой нормированы (официально установлены) допускаемые пределы погрешности СИ. Нельзя путать диапазон измерений с диапазоном показаний.

Диапазон показаний – область значений шкалы, ограниченная конечным и начальным значением шкалы. На рис. 10 диапазон показаний СИ совпадает с диапазоном измерений. Если предположить, что шкала данного прибора ограничена значениями от минус 50 до 50, то диапазон измерений (от минус 30 до 30) не будет совпадать с диапазоном показаний (от минус 50 до 50).

Пример. Найти значение абсолютной, относительной и приведенной погрешности вольтметра с верхним пределом измерений 150 В, если при действительном значении измеряемого напряжения 120,6 В показание вольтметра составило 120 В.

Исходя из условия задачи, идентифицируем основные понятия и их числовые значения. Нормирующее значение в данном случае равно верхнему пределу измерений вольтметра Хн=150 В, действительное значение измеряемой величины Хд=120,6 В, измеренное значение величины Х=120 В.

Тогда, используя выше рассмотренные формулы, получаем:

D=120-120,6 = -0,6 В

6.9. Класс точности средств измерений

Погрешность, вносимая средством измерений в результат измерения, определяется исходя из класса точности используемого средства измерения.

Класс точности СИ – это обобщенная характеристика данного СИ, определяемая пределами основной и дополнительных погрешностей, а также другими характеристиками СИ, влияющими на точность, значения которых устанавливаются в стандартах или в другой технической документации, утвержденной в установленном порядке. Класс точности обычно выражается числом и выбирается из ряда значений, установленных в ГОСТ 8.401-80:

1·10n, 1,5·10n, (1,6·10n), 2·10n, 2,5·10n, 2,5·10n, (3·10n), 4·10n, 5·10n, 6·10n, где n = 1,0,-1, -2 и т. д. Значения, указанные в скобках, не устанавливают для вновь разрабатываемых средств измерений.

Основной погрешностью называется погрешность средства измерений, соответствующая нормальным условиям применения средств измерений. Нормальные условия устанавливаются ГОСТ 8.395-80 «ГСИ. Нормальные условия измерений при поверке. Общие технические требования» и составляют: температура (20±5)°С или (293±5) К, влажность (65±15) %, давление (100 ±4) кПа или (750 ± 30) мм рт. ст. Наибольшая основная погрешность средств измерений, при которой средство измерений по техническим требованиям может быть признано годным и допущено к применению, называется пределом допускаемой основной погрешности.

Дополнительной погрешностью называется составляющая погрешности средства измерений, возникающая вследствие отклонения какой-либо из влияющих величин (внешней температуры, влажности и т. п.) от нормального ее значения или вследствие ее выхода за пределы, установленные для нормальных условий. При этом наибольшая дополнительная погрешность, вызываемая изменением влияющей величины в пределах «рабочей» области, при которой средство измерений по техническим требованиям может быть допущено к применению, называется пределом допускаемой дополнительной погрешности.

СИ должны удовлетворять требованиям, предъявляемым к метрологическим характеристикам, установленным для присвоенного им класса точности. Метрологические характеристики, определяемые классами точности, нормируют следующим образом. Пределы основной и дополнительной погрешностей выражаются в форме приведенных, относительных и абсолютных погрешностей в зависимости от характера изменения погрешности в пределах диапазона измерений, а также от условий применения и назначения СИ конкретного вида. Пределы допускаемых погрешностей выражают в форме:

- приведенных погрешностей, если указанные границы можно полагать практически неизменными в пределах диапазона измерений. Например, пределы допускаемых погрешностей показывающих амперметров выражают в форме приведенных погрешностей, так как границы погрешностей средств измерений данного типа практически неизменны в пределах диапазона измерений;

- относительных погрешностей, если указанные границы нельзя полагать постоянными;

- абсолютных погрешностей (т. е. в единицах измеряемой величины или в делениях шкалы средств измерений), если погрешность результатов измерений в данной области измерений принято выражать в единицах измеряемой величины или в делениях шкалы. Например, пределы допускаемых погрешностей мер массы (длины) выражают в форме абсолютных погрешностей, так как погрешности результатов измерений массы (длины) принято выражать в единицах массы (длины).

Согласно ГОСТ 8.401-81, классы точности для различных средств измерений выражаются одним числом или дробью, указывающими предельное значение допускаемой погрешности. Пределы допускаемых абсолютной и относительной погрешностей выражаются в форме абсолютной, относительной и приведенной погрешностей, приведенных в табл. 5.

Пределы допускаемых погрешностей, выраженные в форме абсолютных (относительных) погрешностей, устанавливают:

- по формулам (1) и (2), если границы абсолютных погрешностей можно полагать практически неизменными;

- по формуле (4), если границы относительных погрешностей можно полагать практически неизменными;

- по формулам (2) и (5), если границы абсолютных погрешностей можно полагать изменяющимися практически линейно;

- в виде функции, графика или таблицы, если границы погрешностей необходимо принять изменяющимися нелинейно.

Таблица 5

Обозначение классов точности в документации и на средствах измерений

Обозначения классов точности наносятся на циферблаты, щитки, корпуса средств измерений, приводятся в нормативно-технических документах. При этом в эксплуатационной документации на средство измерений, содержащей обозначение класса точности, должна быть ссылка на стандарт или технические условия, в которых установлен класс точности для данного типа средств измерений.

Обозначение класса могут иметь форму заглавных букв латинского алфавита (например, М, С и т. д.) или римских цифр (I, II, III, IV и т. д.) с добавлением условных знаков. Смысл таких обозначений раскрывается в нормативно-технической документации.

Если класс точности обозначен в виде 0,5 , то это означает, что у средства измерений такого вида с существенно неравномерной шкалой значение измеряемой величины не может отличаться от того, что показывает указатель отсчетного устройства, более чем на указанное число (0,5) процентов от всей длины шкалы или ее части, соответствующей указанному диапазону измерений.

Значение чисел в окружности 0,02 означает, что проценты исчисляются непосредственно от того значения, которое показывает указатель.

Если класс точности дается в виде дроби, например, 0,02/0,01, то измеряемая величина не может не отличаться от значения Х, показанного указателем, более чем на [0,02+ +0,01(|Xk/Х| -1)], где Xk- больший по модулю из пределов измерения.

Классы точности присваиваются типам средств измерений с учетом результатов государственных приемочных испытаний. Средствам измерений с несколькими диапазонами измерений одной и той же физической величины или предназначенным для измерений разных физических величин могут быть присвоены различные классы точности для каждого диапазона и для каждой измеряемой величины. Так, амперметр с диапазонами 0-1, 0-20, 0-50 А может иметь разные классы точности для отдельных диапазонов; электроизмерительному прибору, предназначенному для измерений напряжения и сопротивления, могут быть присвоены два класса точности: один – вольтметру, другой – омметру.

Пример 1. Указатель отсчетного устройства вольтметра класса точности 0,5, шкала которого приведена на рис. 11, показывает 124 В. Чему равно измеряемое напряжение?

Решение. Исходя из формы обозначения класса точности на лицевой панели предложенного средства измерения (рис. 11) и используя табл. 5, делаем вывод, что указанный класс точности определяется приведенной погрешностью, т. е. g = 0,5 и для расчета погрешности используется формула g = 100D/CN, где, исходя из предела диапазона измерений и с учетом того, что шкала является равномерной и нулевое значение на краю диапазона, делаем вывод, что CN= 200 В, а показание прибора Х = 124 В.

Такое заключение делаем на основании п.2.3.3 ГОСТ 8.401-80, в котором говорится, что нормирующее значение CN для средств измерений с равномерной, практически равномерной или степенной шкалой, а также для измерительных преобразователей, если нулевое значение входного (выходного) сигнала находится на краю или вне диапазона измерений, следует устанавливать равным большему из пределов измерений или равным большему из модулей пределов измерений, если нулевое значение находится внутри диапазона измерений. Для электроизмерительных приборов с равномерной, практически равномерной или степенной шкалой и нулевой отметкой внутри диапазона измерений нормирующее значение допускается устанавливать равным сумме модулей пределов измерений.

Следовательно, D= ± g CN /100 = ± 0,5 200 / 100 = ±1В, и результат измерения будет представлен в виде

(124-1) В £ Х £ (124+1) В.

6.10. Закон «Об обеспечении единства измерений»

Единство измерений (ЕИ) относится к важнейшим, ключевым понятиям законодательной и прикладной метрологии. В соответствии с Законом Российской Федерации "Об обеспечении единства измерений", под единством измерений понимается такое состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах величин, и погрешности измерений не выходят за установленные границы с заданной вероятностью.

Реально в эксплуатации находится огромное количество самых разнообразных средств измерений, имеющих отличительные признаки по своим свойствам, по конструкции исполнения, по условиям применения и т. д. Соответственно и контроль качества проведения измерений, особенно контроль качества каждого единичного измерения, представляется чрезвычайно сложным. Для решения этой задачи, т. е. для обеспечения необходимого качества проведения измерений, необходимо обеспечить единообразие средств измерений. Под единообразием средств измерений понимается такое их состояние, когда все они проградуированы в узаконенных единицах, а их метрологические свойства соответствуют нормам.

Единство измерений не является самоцелью. Как следует из Закона РФ "Об обеспечении единства измерений", работы по обеспечению единства измерений направлены на защиту прав и законных интересов граждан, установленного правопорядка и экономики Российской Федерации от отрицательных последствий недостоверных результатов измерений. А такими следует считать те результаты, для которых не приведены характеристики погрешности измерений, что оговорено названным Законом РФ и многочисленными нормативными документами Госстандарта России, разработанными для его реализации. О важности работ по обеспечению единства измерений свидетельствует тот факт, что в ряде сфер практической деятельности эти работы берутся под государственный контроль и надзор.

Обширной областью, где используются результаты измерений и практически должно обеспечиваться их единство, являются контроль качества продукции и ее испытания. Эти процедуры регламентируются в различных нормативных, конструкторских и технологических документах. В настоящее время действует большой массив государственных стандартов (около 3 тыс.), в которых регламентируются методы контроля и испытаний многих видов промышленной и сельскохозяйственной продукции. Он включает стандарты, которые разрабатывались и утверждались на протяжении сорока с лишним лет.

6.11. Требования к средствам измерений

Перед тем как приступить к измерению, необходимо познакомиться со средством измерений. При ознакомлении с прибором необходимо выяснить область измерения, ее рабочую часть, нормальные условия, рабочие условия, предельные условия, условия хранения и правила определения допустимой погрешности. В случае необходимости особо уточнить, как прибор или другое средство могут повлиять на измеряемый объект. Коротко можно сформулировать обязательные действия в виде следующих правил:

- необходимо определить, имеем ли мы дело с рабочим или учебным (индикаторным) средством измерений;

- изучить шкалу, маркировку и инструкцию по использованию, а также существующие ГОСТы или инструкции по поверке, при необходимости – паспорт;

- выяснить характерные области условий измерения и правила определения допустимой погрешности;

- оценить исправность средства;

- определить внешние параметры, влияющие на работу прибора (температура, давление, влажность и др.), и выяснить, соответствуют ли условия рабочим и нормальным условиям работы измерительного средства;

- определить допустимую погрешность измерительного средства, считая верхний предел погрешности прибора допустимой погрешностью.

6.12. Государственный метрологический контроль
за средствами измерений

Виды государственного метрологического контроля на территории РФ установлены в Законе «Об обеспечении единства измерений» и включают:

- утверждение типа средств измерений;

- поверку средств измерений, в том числе эталонов;

- лицензирование деятельности юридических и физических лиц на право изготовления, ремонта, продажи и проката средств измерений.

Государственный метрологический контроль осуществляется только в сферах, установленных Законом. Все средства измерений, находящиеся в эксплуатации, подразделяются на подлежащие контролю и не подлежащие контролю со стороны государства в зависимости от их принадлежности к той или иной сфере распространения действия государственного метрологического контроля. Если средство измерений предназначено для применения в законорегулируемой сфере, то оно признается годным для применения только после проведения его испытаний и последующих поверок. Если средство измерений не предназначено для применения в законорегулируемой сфере, то оно со стороны государства не контролируется. Владельцы таких средств измерений сами должны устанавливать систему поддержания их в работоспособном состоянии, в соответствии с Российской системой калибровки и добровольной сертификации.

6.13. Утверждение типа средств измерений

Утверждение типа средств измерений проводится в целях обеспечения единства измерений в стране и постановки на производство и выпуск в обращение средств измерений, соответствующих требованиям, установленным в нормативных документах. Утверждение типа средств измерений проводится в рамках Системы испытаний и утверждения типа средств измерений (далее Система), которая организационно включает:

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10