Метрологические характеристики средств измерений

Классификация средств измерений по метрологическому назначению

Понятие о средствах измерений

Средство измерения (СИ) - это техническое средство (или комплекс технических средств), предназначенное для измерения, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящие и (или) хранящие единицу физической величины, размер которой принимается неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени.

Под понятием «средство измерений» подразумеваются разнообразные устройства, которые реализуют одну из двух следующих функций:

- воспроизводят величину заданного (известного) размера (например: гиря - заданную массу);

- вырабатывают сигнал (показание), несущий информацию о значении измеряемой величины.

Показания СИ могут либо непосредственно восприниматься органами чувств человека (стрелочный прибор), либо они являются недоступными восприятию человеком и используются для преобразования другими СИ. В этом случае СИ должны содержать устройства, которые выполняют эти элементарные операции.

Устройства, осуществляющие элементарные операции (модули, блоки), называются элементарнымисредствами измерений. В их число входят измерительные преобразователи, меры и устройства сравнения (компараторы).

Измерительный преобразователь — устройство с нормированными метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину, или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, индикации или передачи.

Мера — это средство измерений, предназначенное для воспроизведения и (или) хранения физической величины одного или нескольких размеров, значения которых выражены в установленных единицах и известны с необходимой точностью.

Компараторы — технические средства, дающие возможность выполнять сравнения выходных сигналов мер однородных величин или же показаний измерительных приборов.

Средства измерения (СИ), используемые в различных областях науки и техники, чрезвычайно многообразны.

По метрологическому назначению все СИ подразделяются на два вида — рабочие СИ и эталоны.

Рабочие СИ, предназначены для проведения технических измерений. По условиям применения они могут быть:

— лабораторными, используемыми при научных исследованиях, проектировании технических устройств, медицинских измерениях;

— производственными, используемыми для контроля характеристик технологических процессов, контроля качества готовой продукции, контроля отпуска товаров;

— полевыми, используемыми непосредственно при эксплуатации самолетов, автомобилей, морских судов и т. п.

Эталоны являются высокоточными СИ, а поэтому используются для проведения метрологических измерений в качестве средств передачи информации о размере единицы.

Эталон, утвержденный в качестве исходного для всей страны, называют государственным первичным эталоном. В целях проведения различных метрологических работ создаются вторичные эталоны:эталоны-свидетели, эталоны-копии, эталоны-сравнения, рабочие эталоны.

Эталоны-свидетели предназначены для поверки сохранности и неизменности государственного эталона и для замены его в случае порчи или утраты.

Эталоны-сравнения применяются для сличения эталонов, которые по каким-либо причинам не могут непосредственно сличаться друг с другом. Эталоны-копиииспользуются для передачи размеров единиц рабочим эталонам.

Наиболее распространенными эталонами (сотни тысяч единиц) являются рабочие эталоны. Рабочие эталоны разделяются по разрядам ( 1,2,3, иногда - 4). От рабочих эталонов низшего разряда размер передается рабочим средствам измерения (РСИ). РСИ обладает различной точностью измерений: точные РСИ при поверке получают размер от рабочих эталонов 1-го разряда; менее точные - от эталонов низшего, 3-го или 4-го разряда. С помощью РСИ выполняются измерения при контроле качества продукции, осуществляется получение информации, необходимой для управления технологическими процессами, контролируются характеристики инструмента и состояние оборудования.

Метрологические характеристики средств измерений — это характеристики свойств, оказывающие влияние на результаты и погрешности измерений. Информация о назначении метрологических характеристиках приведена в документации на средства измерений (в ГОСТе, в ТУ, в паспорте). Метрологические характеристики, установленные нормативными документами, называют нормируемыми.

При установлении совокупности нормируемых метрологических характеристик для средств измерений конкретного вида необходимо использовать номенклатуру характеристик, регламентированных государственным стандартом ГОСТ 8.009—84 «ГСИ. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений». В этом стандарте приведены рекомендации по выбору метрологических характеристик для различных видов СИ и критерий рациональности основных составляющих погрешности. Положения ГОСТ 8.009—84 гармонизированы с международными рекомендациями.

Все метрологические свойства (характеристики) можно разделить на две группы:

- свойства, определяющие область применения СИ;

- свойства, определяющие качество измерения.

Основными метрологическими характеристиками, определяющими свойства первой группы, являются диапазон измерений и порог чувствительности.

Диапазон измерений - область значений величины, в пределах которых нормированы допускаемые пределы погрешности. Значение величины, ограничивающее диапазон измерений снизу или сверху (слева и справа), называют соответственно нижним или верхним пределом измерений.

Порог чувствительности - наименьшее изменение измеряемой величины, которое вызывает заметное изменение выходного сигнала.

К метрологическим свойствам второй группы относятся три главных свойства, определяющих качество измерений: точность, сходимость и воспроизводимость измерений.

Точность измерения - характеристика измерения, отражающая степень близости его результатов к истинному значению измеряемой величины.

Сходимость результатов измерений - характеристика качества измерений, отражающая близость друг к другу результатов измерений одной и той же величины, выполненных повторно одними и теми же средствами, одним и тем же методом, в одинаковых условиях и с одинаковой тщательностью.

Воспроизводимость результатовизмерений - повторяемость (в пределах установленной погрешности) результатов измерений одной и той же величины, полученных в разных местах, разными методами, разными средствами, разными операторами, в разное время, но приведенных к одним и тем же условиям измерений.

В практике применения средств измерений широко используется такая характеристика, как класс точности.

Класс точности СИ -обобщенная характеристика, выражаемая пределами допускаемых погрешностей, а также другими характеристиками, влияющими на точность. Классы точности конкретного типа СИ устанавливают в нормативных документах. При этом для каждого класса точности определяют конкретные требования к метрологическим характеристикам, в совокупности отражающим уровень точности СИ данного класса. Класс точности позволяет судить о том, в каких пределах находится погрешность измерений этого класса. Это необходимо знать при выборе СИ в зависимости от заданной точности будущих измерений.

Требования к назначению, применению и обозначению классов точности регламентированы в ГОСТ 8.401—80 «ГСИ. Классы точности средств измерений. Основные положения». Этот стандарт гармонизирован с международными рекомендациями.

Дата добавления: 2015-04-30