I. Общие положения 2 страница

По способу отображения результата измерения аналоговые и цифровые приборы принято разделять на показывающие, допускающие только отсчитывание показаний, и регистрирующие, в которых предусмотрена возможность автоматической и (или) ручной регистрации показаний.

По способу применения и по конструкции измерительные устройства делятся на: щитовые, переносные (портативные) и стационарные.

Объекты исследований и измерений

Объекты исследований характеризуются различными значениями физических величин, неразрывно связанных с объектом. Объектами электрорадиоизмерений являются значения физических величин, параметры и характеристики сигналов электрорадиоцепей, компонентов и режимов этих цепей. Например, объект исследования - резистор, объекты измерений - сопротивление резистора постоянному току и мощность рассеивания резистора.

8. Методики выполнения измерений и их аттестация.

Аттестация методик выполнения измерений МВИ - процедура установления и подтверждения соответствия МВИ предъявляемым к ней метрологическим требованиям.

Аттестации подвергают в обязательном порядке методики выполнения измерений МВИ, используемые в сферах распространения ГМКН.

Аттестацию таких методик выполнения измерений МВИ осуществляют:

1. ГНМЦ;

2. органы ГМС;

3. метрологические службы и иные организационные структуры по обеспечению единства измерений, аккредитованные на право аттестации МВИ.

Аттестацию методик выполнения измерений МВИ, применяемых вне сфер распространения ГМКН, проводят в порядке, установленном в министерстве (ведомстве) или на предприятии (в организации). Аттестацию этих МВИ могут проводить МС предприятий(организаций), разрабатывающих или применяющих МВИ. Если МС выполняет аттестацию МВИ, применяемой на других предприятиях, то эта МС должна быть аккредитована на право аттестации МВИ.

Аккредитацию МС осуществляют в соответствии с правилами по метрологии ПР 50.2.013-97 "ГСИ. Порядок аккредитации метрологических служб юридических лиц на право аттестации методик выполнения измерений и проведения метрологической экспертизы документов".

На аттестацию методик выполнения измерений МВИ представляют:

1. исходные требования (техническое задание) на разработку МВИ;

2. документ (проект документа) на МВИ;

3. программу и результаты экспериментального или расчетного оценивания характеристик точности измерений.

Аттестацию методик выполнения измерений МВИ осуществляют путем метрологической экспертизы документации, теоретических или экспериментальных исследований МВИ. Способ аттестации определяется сложностью МВИ и опытом аттестации аналогичных МВИ.

При экспертизе документа на методику выполнения измерений МВИ целесообразно проанализировать объект измерений с целью определения, насколько назначение МВИ и измеряемая величина соответствуют измерительной задаче. Результаты анализа используют при необходимости для уточнения назначения МВИ и измеряемой величины.

Экспертиза документа на методику выполнения измерений МВИ включает также оценивание полноты и четкости требований к условиям измерений. При этом может возникнуть необходимость ограничения области применения МВИ.

Теоретические и экспериментальные исследования методик выполнения измерений МВИ в большей своей части заключаются в оценивании характеристик точности измерений экспериментальным или расчетным способом, в том числе с помощью имитационного моделирования.

При положительных результатах экспертизы и исследований МВИ документ на МВИ утверждают в установленном порядке. В данном документе указывается наименование организации, проводившей аттестацию, и дата ее проведения.

На МВИ, применяемые в сферах распространения ГМКН, оформляют свидетельства об аттестации МВИ. Для других МВИ свидетельства оформляют по требованию заказчика.

Метрологическое обеспечение испытаний продукции для целей подтверждения соответствия. Определение понятия „метрологическое обеспечение“ было приведено в ГОСТе 1.25–76 как обеспечение, необходимое для достижения единства и требуемой точности измерений.

При сертификации товаров и систем качества осуществляется метрологическое обеспечение необходимых измерений и испытаний.

Метрологическое обеспечение испытаний товаров исистем качества, представленных для сертификации, предполагает:

1) наличие необходимых средств измерений, зарегистрированных в Госреестре;

2) наличие испытательного оборудования, соответствующего требованиям нормативных документов на методики проведения испытаний;

3) использование только аттестованных методик выполнения измерений;

4) удовлетворительное состояние средств измерений и испытательного оборудования, наличие и соблюдение графиков их аттестации и проверки;

5) наличие и достаточность средств измерений, представленных для проведения периодической аттестации испытательного оборудования;

6) обязательное наличие протоколов первичной и периодической аттестации испытательного оборудования, графиков их проведения.

Метрологическую основу процесса испытаний товаров и систем качества, представленных на сертификацию, составляют:

1) комплекс стандартов государственной системы обеспечения единства измерений (ГСИ);

2) нормативно—технические и просто технические документы, регламентирующие требования к товарам и системам качества и методам соответствующих испытаний;

3) нормативно—технические документы, регламентирующие требования к средствам измерений и испытаний и порядок их использования;

4) комплекс стандартов, регламентирующих организационно—методические и нормативно—технические основы измерений и испытаний;

5) комплекс стандартов системы разработки и постановки товаров на производство (т. е. изготовление).

Основной документ, определяющий качество технологического процесса измерений и испытаний при указанной сертификации, – методика измерений и испытаний. Метрологическое обеспечение сертификации товаров и систем качества базируется на следующей нормативно—методической основе единства испытаний и измерений:

1) ГОСТ Р 51672–2000 „Метрологическое обеспечение испытаний продукции (в том числе товаров) для целей подтверждения соответствия“. Основные положения;

2) ГОСТ Р ИСО 5725 „Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений (в шести частях)“;

3) ГОСТ Р 8.563–96 „Государственная система обеспечения единства измерений. Методики выполнения измерений“;

4) ГОСТ Р ИСО 5725–2–2002 „Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 2. ‹Основной метод определения повторяемости и воспроизводимости стандартного метода измерений›.

9. Выбор средств измерений при испытаниях и контроле продукции.

10. В настоящей рекомендации излагаются общие указания по выбору методов и средств технических измерений, осуществляемому в процессе разработки методик выполнения измерений (МВИ).

11. В отношении выбора типов средств измерений данная рекомендация касается только их метрологических характеристик. В настоящей рекомендации не даются требования, касающиеся степени автоматизации измерений, трудоемкости метрологического обслуживания средств измерений и других факторов, связанных с эксплуатационными, эргономическими и т.п. свойствами МВИ.

12. Выбор методов и средств измерений по заданным исходным данным определяет высококвалифицированный персонал, хорошо знакомый с физическими основами измерений, методами нормирования метрологических характеристик и расчета по ним погрешностей средств измерений в реальных условиях их применения, с методами представления и использования результатов и погрешностей измерений, методами расчета результатов и погрешностей косвенных измерений. Нормативно-техническими и методическими документами, в которых заложены основы указанных методов, являются:

13. ГОСТ 8.009-84 «ГСИ. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений»;

14. «Методический материал по применению ГОСТ 8.009-84»;

15. РД 50-453-84 «Методические указания. Характеристики погрешности средств измерений в реальных условиях эксплуатации. Методы расчета»;

16. МИ 1317-86 «Методические указания. ГСИ. Результаты и характеристики погрешности измерений. Формы представления. Способы использования при испытаниях образцов продукции и контроле их параметров»;

17. МИ 1730-87 «Методические указания. ГСИ. Погрешности косвенных измерений параметров процессов. Методы расчета».

18. Настоящая рекомендация предназначена служить руководством для разработки частных инструкций или других документов (отраслевых, предприятия и др.), регламентирующих применительно к конкретным видам изделий или процессов правила выбора методов и средств измерений, применяемых при исследованиях, разработке, испытаниях, контроле и других операциях, включающих в себя измерения.

20. 1.1. Выбор методов и средств измерений в процессе разработки МВИ осуществляется на основании следующих задаваемых исходных данных:

21. вида и, при необходимости, описания: объектов измерений; свойства объекта, которое должно быть определено в соответствии с поставленной задачей измерений; других свойств объекта измерений, способных влиять на погрешности измерений;

22. вида измеряемой величины, диапазона ее возможных значений, наибольшей возможной частоты (скорости) ее изменения, вида (определенная детерминированная функция, случайная функция и т.п.) и частотного спектра процесса (сигнала), информативным параметром которого является измеряемая величина (если она является параметром или функционалом какого-либо процесса).

23. Последние данные принимаются в качестве исходных в тех случаях, когда в соответствии с поставленной задачей измерений и видом объекта измерений не возникают затруднения в выборе величины, которая должна быть принята за измеряемую. Если этот выбор не очевиден, на основании остальных заданных исходных данных должна быть сформирована модель объекта измерений и в качестве измеряемой величины должен быть выбран определенный параметр или функционал параметров модели объекта измерений. После этого устанавливаются необходимые для выбора методов и средств измерений характеристики измеряемой величины;

24. характеристики внешних условий проведения измерений и режимов работы объектов измерений (далее - внешних условий), способных влиять на погрешности измерений;

25. пределы допускаемых характеристик погрешности измерений, которым должны удовлетворять все (любые) результаты измерений, полученные путем применения реализаций разрабатываемой МВИ (требования к погрешностям МВИ) в заданных условиях.

26. Степень конкретности задаваемых исходных данных существенно влияет на близость характеристик погрешности измерений, определяемых расчетным путем в процессе выбора методов и средств измерений, к действительным характеристикам погрешности измерений, присущим данной МВИ при заданных условиях.

27. Примечание. МВИ могут быть предназначены для использования в более общих, чем измерения, операциях получения некоторых конечных результатов (результатов испытаний, контроля изделий, технической диагностики машин и др.). При этом результаты измерений представляют собой промежуточные результаты, по которым конечные результаты определяются на основании известных функциональных связей конечных результатов с результатами измерений. Требования к погрешностям подобных МВИ устанавливаются на основании известных функциональных связей показателей степени правильности конечных результатов с погрешностями измерений и заданных допускаемых значений этих показателей.

28. Для операций испытаний образцов продукции и контроля параметров образцов продукции соответствующие функциональные связи, а также инженерные способы определения погрешностей испытаний образцов продукции и показателей достоверности контроля параметров образцов продукции по известным характеристикам погрешностей измерений приведены в МИ 1317-86. Пользуясь формулами и графиками, приведенными в МИ 1317-86, можно решать и обратную задачу: определять пределы допускаемых характеристик погрешностей измерений по заданным допускаемым характеристикам погрешностей испытаний образцов продукции или допускаемым показателям достоверности контроля параметров образцов продукции.

29. 1.2. Выбор методов и средств измерений по заданным исходным данным является многовариантной задачей, приемлемое метрологическое решение которой может быть получено при разных соотношениях составляющих погрешности измерений, т.е. при разных МВИ. Рациональным надо считать такое решение данной задачи, при котором минимизируются затраты на измерения (в том числе, на метрологическое обслуживание средств измерений) при условии обеспечения заданных пределов допускаемых характеристик погрешности измерений в заданных условиях с учетом всех, не только метрологических, требований к МВИ.

30. 1.3. Выбор методов и средств измерений должен основываться на учете следующих факторов, характерных для задач измерений и для МВИ.

31. 1.3.1. Измеряемая величина соответствует некоторой модели объекта измерений, принятой за адекватно отражающую свойства объекта, которые должны изучаться путем измерений (МИ 1317-86). Между тем, любая принятая модель практически лишь приближенно отражает изучаемые свойства объекта измерений.

32. Примеры:

33. 1. При планировании измерений электрического выходного напряжения и (t) генератора с целью изучения выделяемой в нагрузке мощности, в качестве измеряемой величины следует принять действующее (эффективное) значение напряжения

34. , (1)

35. где Т - интервал времени, на котором определяется действующее значение напряжения; t - текущее время.

36. На основе априорной информации о схеме генератора необходимо уточнить функционал (1) для того, чтобы возможно было выбрать тип средства измерений напряжения (в частности, по рабочему диапазону частот). Может оказаться возможным принять модель выходного напряжения генератора в виде процесса, изменяющегося во времени по синусоидальному закону. Тогда для ориентировочного выбора типа средства измерений напряжения функционал (1) можно записать в виде

37. , (2)

38. где U _м и ω - амплитуда и круговая частота синусоидального напряжения. При расчете погрешности измерений необходимо учитывать, что в действительности выходное напряжение может отличаться от чисто гармонического и представлять собой сумму гармоник (если модель выходного напряжения генератора выбрана верно, первая гармоника должна превалировать). Поэтому при расчете погрешности измерений надо считать, что измеряемая величина в действительности должна выражаться функционалом

39. . (3)

40. Вследствие этого погрешность средства измерений может содержать дополнительную «частотную» составляющую, вызванную влиянием на выходной сигнал средства измерений высших гармоник напряжения генератора.

41. 2. При планировании измерений внутреннего диаметра втулки для изучения возможной степени уплотнения сочленения втулки с проходящим через нее валом, на основе априорной информации о конструкции втулки принята модель внутренней поверхности втулки в виде прямого кругового цилиндра. При этом в качестве измеряемой величины может быть принят внутренний диаметр втулки в любом ее поперечном сечении при любой угловой координате.

42. В действительности, внутренняя поверхность втулки вследствие особенностей технологии ее изготовления может несколько отличаться от прямого кругового цилиндра, например, может обладать некоторой конусностью, а поперечные сечения могут несколько отличаться от окружности. Поэтому принятая измеряемая величина - диаметр в любом поперечном сечении при любой угловой координате - не полностью соответствует и свойствам самой втулки, и задаче, для решения которой проводятся измерения, и определению возможной степени уплотнения сочленения втулки с валом.

43. 1.3.2. Возможно использование вторичного процесса (см. Приложение). Процесс характеризуется определенной функциональной зависимостью своего информативного параметра от измеряемой величины. Эта функция, в общем случае, содержит ряд параметров, не зависящих от измеряемой величины, но изменения которых могут влиять на погрешность измерений. Эти параметры могут изменяться самопроизвольно или под воздействием каких-либо факторов в пределах, которые при анализе погрешностей МВИ должны быть установлены.

44. Примечание. Далее в рекомендации не будут различаться измеряемая величина и информативный параметр вторичного процесса.

45. 1.3.3. Измеряемая величина (при косвенных измерениях - величина, подвергаемая прямым измерениям) передается от объекта измерений средству (средствам) измерений в общем случае так, что не обеспечивается строгое равенство размеров измеряемой величины у объекта измерения и на входе средства измерений.

46. Пример. При прямом измерении внутреннего диаметра втулки средство измерений не может быть практически установлено так, чтобы воспринимать строго длину именно того отрезка, который принят «по определению» за диаметр втулки: средство измерений практически невозможно установить строго в плоскости поперечного сечения и по диаметру; оно практически устанавливается в плоскости, лишь близкой к плоскости поперечного сечения, и по хорде, лишь близкой к диаметру.

47. 1.3.4. При косвенных измерениях результат измерений вычисляют по результатам прямых измерений. Если при этом измеряемой величиной является функция нескольких аргументов, прямым измерениям подвергаются эти аргументы. Если измеряемой величиной является функционал функции одного аргумента, прямым измерениям подвергается функция при разных значениях аргумента.

48. 1.3.5. При косвенных измерениях результат измерений вычисляется (автоматически или оператором) по определенному алгоритму (формуле), не всегда строго идентичному принятому «определению» измеряемой величины.

49. 1.3.6. Косвенные измерения функционалов непрерывных функций могут проводиться с использованием прямых измерений функций при дискретныхзначениях их аргументов.

50. Примеры:

51. 1. Средняя температура газа в объеме V, по определению, выражается

52. , (4)

53. где Θ (х. у, z) - температура газа в точке с координатами х, у, z внутри объема V.

54. При измерении средней температуры она может вычисляться по результатам , прямых измерений температуры Θ в конечном числе п точек объема V по формуле

55. , (5)

56. По формуле (5) вычисляется результат косвенного измерения средней температуры, когда прямые измерения температуры проводятся в дискретных точках пространства объемом V.

57. 2.Действующее значение электрического напряжения u (t), по определению, выражается формулой (1).

58. Измеряться действующее значение напряжения может путемпрямых измерений мгновенных значений напряжения u (t_i) вдискретные моменты времени t_i и вычислений по формуле

59. , (6)

60. где результат прямого измерения напряжения в i -й момент времени; п - число дискретных моментов времени, в которые проводятся прямые измерения; - результат косвенного измерения действующего значения U напряжения и (t),

61. 1.3.7. При косвенных измерениях на погрешность измерений может влиять корреляция погрешностей прямых измерений, по результатам которых вычисляется результат косвенных измерений.

62. Взаимная корреляция погрешностей прямых измерений можетбыть обусловлена: взаимным пространственным расположением каналов прямых измерений, плохим экранированием; зависимостью погрешностей разных средств измерений, применяемых при данных косвенных измерениях, от одних и тех же влияющих величин и др.

63. Автокорреляция погрешностей прямых измерений можетоказаться существенной, если погрешности прямых измерений представляют собой случайные процессы, обладающие, низкочастотным спектром.

64. 1.3.8. В МВИ применяются средства измерений и другие технические средства определенных типов. Свойства всех технических средств, применяемых в МВИ, отражены их метрологическими (для средств измерений) и техническими (для любых технических средств) характеристиками, нормированными в нормативно-технических документах на применяемые типы технических средств. Метрологические характеристики средств измерений оказывают влияние на погрешности измерений. Влияние на погрешности измерений могут, в принципе, оказывать и технические характеристики других (вспомогательных) технических средств, применяемых в МВИ.

65. Для повышения точности измерений может быть предусмотрено в МВИ применение средств измерений определенных типов, но при условии их предварительной метрологической аттестации, при которой определяются действительные значения метрологических характеристик, индивидуальные для применяемых в МВИ экземпляров средств измерений. Это позволит при расчете характеристик погрешностей измерений (пп. 4.3.1 - 4.3.3) пользоваться не нормированными, а действительными для примененных экземпляров средств измерений значениями метрологических характеристик. Подобное усложнение МВИ допустимо только при условии такой высокой стабильности во времени метрологических характеристик применяемых экземпляров средств измерений, что их можно считать практически неизменными на интервалах времени между периодическими метрологическими аттестациями экземпляров средств измерений.

66. 1.3.9. Измерения по данной МВИ могут осуществляться с участием оператора, отсчитывающего показания по шкалам измерительных приборов, диаграммам регистрирующих приборов неизбежно с некоторыми погрешностями.

67. 1.4. Выбор методов и средств измерений в процессе разработки МВИ проводится следующими этапами: а) предварительный выбор методов и средств измерений, заканчивающийся разработкой первого проекта МВИ; б) определение характеристик погрешностей измерений, характеризующих первый (и последующие) проект МВИ; в) сравнение характеристик погрешностей измерений, свойственных первому (и последующим) проекту МВИ, с заданными пределами допускаемых характеристик погрешностей измерений; г) принятие решения об окончании разработки МВИ или о необходимости внесения изменений в первый (и последующие) проект МВИ; д) внесение изменений в МВИ, если это признано необходимым на этапе г). Этапы д), б), в), г) повторяются до достижения требуемых (заданных) свойств МВИ. На этом выбор методов и средств измерений (разработка МВИ) заканчивается.

Дата добавления: 2015-04-30