Примеры решения задач. Вопросы для самоконтроля

Вопросы для самоконтроля

Метрологическое обеспечение средств измерений

1) Дайте определение понятию “метрологическое обеспечение СИ”. Назовите основы метрологического обеспечения СИ в стране.

2) Дайте развернутую характеристику технических основ метрологического обеспечения (МО).

3) Что понимается под организационными основами МО? Коротко поясните их структуру.

4) Что включает в себя (какие виды деятельности) система Государственных испытаний СИ. Для чего проводятся и чем, обычно, заканчиваются Государственные испытания СИ?

5) Что понимается под термином “метрологическая аттестация” СИ? Чем она отличается от “Государственных испытаний”? Дайте характеристику метрологической аттестации с метрологической и правовой точек зрения.

6) Дайте определение понятию “поверка”. Дайте характеристику поверке с метрологической и правовой точек зрения.

7) Какие формы метрологического надзора за СИ вам известны? Назовите и дайте им характеристику.

8) Дайте определение понятиям: “эталон”; “образцовое средство измерений” (ОСИ); “рабочее средство измерений” (РСИ). Чем ОСИ отличается от РСИ?

9) Что такое “поверочная схема”? Для чего она создается? Какие поверочные схемы бывают.

10) Что такое “стандартный образец”? Какие они бывают? Для чего они нужны и какую роль выполняют в процессе передачи размера единицы ФВ?

Задача № 2.20

При поверке вольтметра класса точности 1,0 с В на отметке шкалы 8В показания образцового вольтметра с таким же пределом измерения и классом точности 0,2 были - 8,15В. Определить, соответствует ли поверяемый вольтметр своему классу точности.

Решение:

Для того чтобы поверяемый прибор соответствовал своему классу точности, относительная приведенная погрешность (в процентах по модулю) ни в одной точке шкалы не должна превышать класса точности, либо абсолютная погрешность поверяемого прибора (по модулю) ни в одной точке шкалы не должна превышать предела допускаемой абсолютной погрешности, определяемого классом точности.

Первый вариант решения:

Определим относительную приведенную погрешность поверяемого прибора на отметке шкалы - 8В. Показания ОСИ в ситуации поверки, как известно, есть действительное значение измеряемой величины.

%,

% > 1%,

следовательно, прибор не соответствует классу точности 1,0.

Второй вариант решения:

Определим предел допускаемой абсолютной погрешности поверяемого прибора, который при таком условном обозначении класса точности для поверяемого вольтметра равен:

В.

Действительное значение абсолютной погрешности для поверяемого прибора на отметке шкалы 8В равно:

В.

В > В,

следовательно, прибор не соответствует классу точности 1,0.

Ответ: прибор не соответствует своему классу точности.

Задача № 2.21

При поверке вольтметра после ремонта были получены следующие данные (колонки 1,2 и 4 таблицы).

Присвоить поверяемому прибору класс точности по результатам поверки. Считать, что прибор имеет только аддитивную погрешность.

(В)	(В)	(В)	(В)	(В)	(В)
	1,020	-0,02	1,025	-0,025	0,005
	1,990	+0,01	2,010	-0,01	0,02
	2,980	+0,02	2,990	+0,01	0,01
	3,975	+0,025	3,980	+0,02	0,005
	4,950	+0,05	4,975	+0,025	0,025

Решение:

При поверке электроизмерительных приборов по полной программе соответствие их заявленному классу точности (или присвоение прибору класса точности по результатам поверки) осуществляется по двум критериям:

1. Величина погрешности поверяемого прибора (абсолютной или относительной приведенной) ни в одной точке шкалы не должна превышать предела допускаемой основной погрешности (выраженного в абсолютной либо в относительной приведенной формах);

2. Вариация показаний прибора ни в одной точке шкалы не должна превышать допустимого для нее предела.

Вариация (разность показаний образцового СИ при плавном подходе к одной и той же отметке шкалы поверяемого прибора при увеличении показаний и при их уменьшении) нормируется в зависимости от конструктивных особенностей прибора и нормы на нее могут колебаться от половины предела допускаемой основной погрешности, до полуторакратного значения этой величины. Для большинства лабораторных приборов вариация не должна превышать предела допускаемой основной погрешности. Этот критерий и будем использовать при решении задач.

Решение:

1. Определяем абсолютную погрешность поверяемого прибора в каждой поверяемой точке при увеличении показаний (колонка 3 таблицы)

;

и при уменьшении показаний (колонка 5 таблицы)

.

2. Определяем вариацию показаний поверяемого прибора (колонка 6 таблицы)

.

3. Находим максимальную по модулю абсолютную погрешность поверяемого прибора из всех, полученных при поверке (0,05В для отметки 5В при увеличении показаний, см. колонку 2 табл.) и максимальную величину вариации (0,025В для той же отметки шкалы, см. колонку 6 табл.).

Так как значения абсолютной погрешности и вариации показаний оказались максимальными для одной и той же отметки шкалы – 5В и величина вариация составляет половину от максимального значения абсолютной погрешности, то в качестве критерия для присвоения прибору класса точности следует использовать величину абсолютной погрешности прибора на отметке шкалы 5В.

4. Так как класс точности присваивается приборам этого вида по величине относительной приведенной погрешности, определим ее для отметки 5В поверяемого прибора:

.

Сравнивая полученное значение приведенной погрешности с рядом предпочтительных чисел, из которого ГОСТ 8.401-80 рекомендует выбирать числовое значение для присвоения СИ классов точности, делаем вывод, что поверяемому вольтметру по результатам поверки можно присвоить класс точности 1,0.

Ответ: класс точности поверяемого прибора 1.0.

Задача № 2.22

Определить, пригоден ли вольтметр класса точности 0,2 в качестве образцового прибора для поверки вольтметра, класс точности которого имеет на шкале условный знак вида-. Пределы измерений вольтметров одинаковы и равны 10В. Соотношение между погрешностями образцового средства измерений (ОСИ) и поверяемого средства измерений (ПСИ) считать достаточным, если в любой точке шкалы ПСИ выполняется условие:

.

Решение:

Пределы измерений у вольтметра, который предполагается использовать в качестве образцового, и у поверяемого вольтметра одинаковы и равны 10В. Так как поверка должна осуществляться на всех оцифрованных отметках шкалы поверяемого прибора, то поверяемые точки – 1,2,3,4,5,6,7,8,9 и 10В. В соответствии с условиями задачи, поверка будет возможна, если в любой поверяемой точке шкалы соотношение между пределами допускаемой основной абсолютной погрешности ОСИ и допускаемой основной абсолютной погрешности ПСИ удовлетворяет указанному неравенству.

Определим пределы допускаемой основной абсолютной погрешности каждого из средств измерений для всех поверяемых точек шкалы, руководствуясь таблицей 3.1 учебного пособия [4]:

1) Условный знак класса точности 0.2, говорит о том, что это СИ имеет только аддитивную погрешность и предел допускаемой абсолютной погрешности в любой точке шкалы определяется для него выражением:

.

Следовательно для всех точек шкалы этого прибора.

2) Условный знак класса точности говорит о том, что это СИ имеет только мультипликативнуюпогрешность и предел допускаемой абсолютной погрешности в любой точке шкалы для него определяется выражением:

.

Таким образом, для поверяемого прибора

и возрастает линейно от = 0,01В на отметке шкалы, соответствующей 1В, до = 0,1В на отметке шкалы 10В.

3) Сравнивая величины и в соответствующих точках шкалы поверяемого прибора, можно сделать вывод, что требуемое соотношение между погрешностями образцового и поверяемого средств измерений выполняется только на отметках шкалы 6,7,8,9 и 10В. И не выполняется на отметке шкалы 5В и менее. Следовательно вольтметр класса точности 0.2 не подходит в качестве ОСИ для поверки вольтметра класса точности.

Ответ: вольтметр класса точности 0.2 не пригоден в качестве образцового для поверки вольтметра класса точности.

Следует отметить, что соотношение между пределами допускаемых погрешностей ОСИ и ПСИ, указанное в условии задачи, может быть записано и для пределов допускаемых относительных погрешностей этих средств. В этом случае критерий пригодности СИ для использования его в качестве образцового запишется в следующем виде:

С использованием этого соотношения решение задачи будет следующим (см. таблицу 3.1 учебного пособия):

1. Определяем предел допускаемой относительной погрешности ОСИ

.

Как следует из формулы, предел допускаемой относительной погрешности вольтметра, который предполагается использовать в качестве образцового, изменяется по шкале от = 2% на отметке шкалы 1В, до = 0,2% на отметке шкалы 10В.

2. Определяем предел допускаемой относительной погрешности ПСИ

.

Таким образом, для поверяемого прибора предел допускаемой относительной погрешности имеет постоянную величину, равную =1%, для всех точек шкалы.

3. Сравнивая величины и в соответствующих точках шкалы поверяемого прибора снова видим, что требуемое соотношение между погрешностями двух средств измерений выполняется только на отметках шкалы 6В и более и не выполняется на отметках шкалы 5В и менее.

Ответ: вольтметр класса точности 0.2 не пригоден в качестве образцового для поверки вольтметра класса точности

Дата добавления: 2014-11-29