Тема 9. Средства и методы измерений

Лекция 9 - 10

Вопросы:

1. Средства измерения

2. Средства измерительной техники

3. Нормируемые метрологические характеристики

4. Методы измерений

1. Средства измерения -технические средства, предназначенные для измерений.

Согласно РМГ 29-99 «ГСИ Метрология. Основные термины и определения», средство измерений - техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины, размер которой принимают неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени.

В зависимости от назначения эти средства подразделяются на две группы: средства поверки и калибровки; технические измерительные устройства.

Средства поверки и калибровки - технические устройства, предназначенные для ОЕИ путем поверки или калибровки.

Поверка средств измерений - совокупность операций, выполняемых в целях подтверждения соответствия средств измерений метрологическим требованиям.

Калибровка средств измерения - совокупность операций, выполняемых в целях определения действительных значений метрологических характеристик средств измерений.

Поверочная схема - нормативный документ, устанавливающий соподчинение средств измерений, участвующих в передаче размера единицы от эталона рабочим средствам измерений (с указанием методов и погрешности при передаче).

Средствами поверки служат эталоны, а калибровки - калибры.

Эталон единицы величины - техническое средство, предназначенное для воспроизведения, хранения и передачи единицы виличны.

С помощью эталона передается информация другому эталону или рабочему средству измерений.

Эталоны должны отвечать таким требованиям, как:

• неизменность

• воспроизводимость;

• сличаемость.

Неизменность эталонов - их способность хранить стабильный размер Воспроизводимой им единицы в течение длительного периода времени.

Воспроизводимость эталонов - их способность воспроизводить единицы измерения с наименьшей погрешностью для данного уровня развития измерительной техники.

Сличаемость эталонов - их способность не вносить каких-либо искажений при передаче информации о единице измерения от этих эталонов к другим средствам измерений.

В зависимости от класса точности эталоны подразделяются на подгруппы (рис. 2.5).

Государственный первичный эталон - эталон единицы величины, обеспечивающий ее воспроизведение хранение и передачу с наивысшей в РФ точностью, утвержденный в этом качестве в установленном порядке и применяемый в качестве исходного на территории РФ.

Исходный эталон – эталон, обладающий наивысшими метрологическими свойствами (в данной лаборатории, организации), от которого передают размер единицы подчиненным эталонам и имеющимся средствам измерений.

Государственные эталоны - национальное достояние, которое хранится в специальных эталонных помещениях метрологических институтов страны. Для каждого государственного первичного эталона назначается государственный хранитель, обеспечивающий соблюдение требований к эталонам. В помещении, где хранятся эталоны, поддерживается заданный стабильный режим по температуре, относительной влажности воздуха, вибрациям и другим параметрам.

В международной практике государственные эталоны стран выступают в качестве национальных и поверяются по международным эталонам. Государственные эталоны единиц величин являются исключительной федеральной собственностью, подлежат утверждению Ростехрегулированием и находятся в его ведении.

Вторичный эталон - эталон, предназначенный для передачи информации об единице физической величины от первичного эталона к рабочему. Вторичные эталоны могут быть не только в организациях Ростехрегулирования, но и в других ведомствах, приобретай статус ведомственных эталонов. Вторичные эталоны выполняют функцию дублирования первичного эталона и при необходимости могут его заменить.

Рабочие эталоны - эталоны, предназначенные для передачи информации о единице физической величины от первичного или вторичного эталона к рабочему эталону низшего разряда или калибрам либо рабочим средствам измерения.

В зависимости от точности рабочие эталоны подразделяются на разряды: 1-й, 2-й, 3-й, 4-й и т.д. На каждой ступени передачи информации о размере единицы точность теряется в 3-5 раз. Рабочие эталоны хранятся в ведомствах и ЦСМ. Отделы метрологии ЦСМ с помощью рабочих эталонов низших разрядов поверяют рабочие средства измерений. Например, с помощью таких РЭ поверяются весы, гири, метры и другие средства измерения в торговых организациях.

Поверку эталонов одного уровня проводят путем сличения.

Сличение - совокупность операций, устанавливающих соотношение между единицами величин, воспроизводимых эталонами единиц величин одного уровня точности и в одинаковых условиях.

Эталонная база России представлена 122 государственными первичными эталонами, 250 вторичными эталонами, 80 установками высшей точности и более 8000 государственными образцами.

По данным международных организаций, Россия по своим измерительным возможностям занимает третье место в мире после США и Германии.

Государственные эталоны единиц величин образуют эталонную базу РФ и не подлежат приватизации. Сведения о них вносятся федеральным органом исполнительной власти, осуществляющим функции по оказанию государственных услуг и управлению государственным имуществом в области ОЕИ, в Федеральный информационный фонд по ОЕИ.

Государственные первичные эталоны единиц величин содержатся и применяются в государственных научных метрологических институтах; подлежат утверждению федеральным органом исполнительной власти, осуществляющим функции по оказанию государственных услуг и управлению государственным имуществом в области ОЕИ.

Кроме того, государственные первичные эталоны единиц величин подлежат сличению с эталонами единиц величин Международного бюро мер и весов и национальными эталонами единиц величин иностранных государств. Ответственность за своевременное представление государственного первичного эталона единицы величины на сличение несет государственный научный метрологический институт, содержащий данный государственный первичный эталон единицы величины.

В РФ должны применяться эталоны единиц величин, прослеживаемые к государственным первичным эталонам соответствующих единиц величин, В случае отсутствия соответствующих государственных первичных эталонов единиц величин должна быть обеспечена прослеживаемость средств измерений, применяемых в сфере государственно регулирования ОЕИ к национальным эталонам единиц величин иностранных государств,

Порядок утверждения, содержания, сличения и применения государственных первичных эталонов единиц величин, порядок передачи единиц величин от государственных эталонов, порядок установления обязательных требований к эталонам единиц величин, Используемым для ОЕИ в сфере государственного регулирования ОЕИ, порядок оценки соответствия этим требованиям, а также порядок их применения устанавливается Правительством РФ.

Калибры - средства измерений, предназначенные для калибровки рабочих средств измерений. Калибры поверяются по рабочим эталонам. Они находятся в метрологических службах юридических лиц, осуществляющих калибровку.

Применение калибров взамен дорогостоящих эталонов упрощает и удешевляет рабочие средства измерений в сферах, где не требуется поверка. Например, введение на часовых заводах калибровки часов вместо их поверки позволило снизить себестоимость выпускаемой продукции. Калибровка носит добровольный характер и осуществляется метрологическими службами юридических лиц и физическими лицами, уполномоченными на право калибровки.

Калибровке подлежат средства измерений, не предназначенные для применения в сфере государственного регулирования ОЕИ. Калибровка средств измерений выполняется с использованием рабочих эталонов единиц величин, которые в свою очередь поверены с помощью государственных первичных эталонов, а при их отсутствии с помощью эталонов национальных единиц величин иностранных государств.

Выполняющие калибровку юридические лица могут быть аккредитованы на добровольной основе в области ОЕИ.

Калибровка от поверки отличается следующим:

· областью распространения;

· калибровке подвергаются средства измерений, которые не относятся к области поверки;

· упомянутыми выше субъектами;

· добровольностью калибровки, которая предполагает соблюдение калибровочными службами определенных требований, в частности поверки калибров по эталонам.

Созданная в нашей стране система калибровки базируется на следующих принципах: добровольность вступления в РКС; обязательность передачи размеров единиц от государственных эталонов к рабочим средствам измерения; техническая компетентность; самоокупаемость.

Поверка и калибровка необходимы в случаях:

1) снижения точности измерений при каждой процедуре измерения, в результате чего постоянно возрастают систематические погрешности, достигал уровня грубых погрешностей или ошибок;

2) фальсификации средств измерений: весов, гирь, мер длины ит.п.

В результате этих причин возникает необходимость подтверждения соответствия нормируемых метрологических характеристик установленным требованиям. Это подтверждение в форме поверки осуществляется аккредитованными в установленном порядке юридическими лицами и индивидуальными предпринимателями.

Поверке подвергаются средства измерений, предназначенные для применения в сфере государственного регулирования ОЕИ, при выпуске из производства или ремонте, ввозе по импорту и реализации. Перечни групп средств измерений, подлежащих поверке, угверждаются Ростехрегулированием.

Юридические лица и индивидуальные предприниматели, применяющие средства измерений в сфере госрегулирования ОЕИ, обязаны своевременно представлять эти средства на поверку.

Средства измерения, не предназначенные для применения в сфере госрегулировани ОЕИ, могут подвергаться поверке в добровольном порядке.

Ответственность за ненадлежащее выполнение поверочных работ и несоблюдение требований НДов несут соответствующие юридические лица или индивидуальные предприниматели которые выполняют поверочные работы.

Результатом поверки является подтверждение пригодности средства измерений к применению или признание его непригодным к применению.

Способами удостоверения (подтверждения) пригодности средства измерений служат: знак поверки (оттиск поверительного клейма) на средство измерений или техническую документацию; выдача Свидетельства о поверке.

Знак поверки наносится специальными приспособлениями. Для каждого средства измерения установлены форма клейма и условные обозначения на нем: знак Ростехрегулирования (информация поверительного клейма должна включать: шифр органа ГМС или аттестованной метрологический службы юридического лица; две последние цифры года поверки (иногда квартал года), индивидуальный знак поверителя одна из букв русского, греческого или латинского алфавита). При отсутствии указания квартала межповерочный период отсчитывается от конца года. Например, на поверительном клейме гири нанесен 2007 г.», следовательно, поверка действительна и на 2008 г., до срока, указанного в графике поверки. Если поверительное клеймо дублируется Свидетельством о поверке, в нем указан срок действия результатов поверки.

Способами признания средств измерений непригодным к применению являются: гашение поверительного клейма; аннулирование Свидетельства о поверке; выдача Извещения о непригодности к применению.

Различают следующие виды поверки: первичную, периодическую, внеочередную, инспекционную.

Первичная поверка - поверка средств измерений утвержденных типов при выпуске из производства и ремонта, а также при ввозе по импорту. Исключение составляют импортируемые средства измерений, если на них распространяется действие международных соглашений (договоров) о признании результатов поверки, произведенной в зарубежных странах. Первичной поверке подлежит, как правило, каждый экземпляр средств измерений. Выборочная поверка допускается в отдельных, особо оговариваемых случаях.

Периодическая поверка - поверка средств измерений, находящихся в эксплуатации или на хранении, через определенные межповерочные периоды.

Периодическую поверку должен проходить каждый экземпляр средств измерений. Их владельцы должны составить и направить в органы ГМС перечни средств измерений, подлежащих поверке. Правильность составления этих перечней контролируют органы ГМС. Результаты периодической поверки действительны в течение межповерочного периода. Первый межповерочный интервал устанавливается при утверждении типа, последующие - органами ГМС. Так, поверка весов на предприятиях торговли проводится, как правило, один раз в течение года.

Периодическая поверка может производиться на территории пользователя или поверите, причем решение о месте ее проведения принимает пользователь средств измерений исходя из экономических факторов. Средства измерений должны представляться на поверку расконсервованными вместе с техническим описанием, эксплуатационными документами, свидетельством о последней поверке и необходимыми комплектующими устройствами.

Внеочередная поверка - поверка, проводимая до окончания межвоверочного периода. Основанием для ее проведения служат:

· повреждение знака поверки, а также утрата Свидетельства о поверке;

· ввод в эксплуатацию средства измерений после длительного хранения (более одного межповерочного интервала);

· проведение повторной юстировки или настройки при известном или предлагаемом ударном воздействии на средство измерений или неудовлетворительной его работе.

Инспекционная поверка - поверка, осуществляемая для Выявления пригодности к применению средств измерений при проведении государственно метрологического надзора. Этот вид поверки можно проводить не в полном объеме, предусмотренной методикой поверки. Результаты инспекционной поверки отражаются в акте поверки. Инспекционную поверку производят в присутствии представители проверяемого владельца средства измерений.

Сведения о результатах поверки средств измерений передаются в Федеральный информационный фонд по ОЕИ проводящими поверку средств юридическими лицами и индивидуальными предпринимателями.

Порядок представления средств измерений в органы ГМС на поверку устанавливается Ростехрегулированяя. Владельцы (заявители) средств измерений обязаны своевременно представлять их на поверку, при этом они составляют и предоставляют в органы ГМС графики поверки в 3 экземплярах.

Сроки представления графиков устанавливают органы ГМС. Графики рассматриваются в течение 10 дней с момента их поступления. При этом определяют средства измерений, поверка которых будет произведена в органе ГМС. При согласовании графиков поверки проверяется полнота информации о средствах измерений, предоставляемых на поверку, уточняется место, сроки и объем поверки, а также ее оплата. Первый экземпляр согласованных графиков поверки и подписанных руководителем органа ГМС направляются заявителю.

3аявитель-владелец средств измерений обеспечивает их доставку, сдачу в орган ГМС, оплату работ по поверке. Орган ГМС несет ответственность за сохранность средств измерений в соответствии с действующим законодательством РФ.

Может быть поверку и калибровку на практические?

2. Средства измерительной техники (СИТ) - технические устройства, предназначенные для проведения измерений и получения фактического значения (результата наблюдений) измеряемой величины.

Особенностью средств измерительной техники от других технических устройств является наличие меры и нормативных метрологических характеристик.

В зависимости от назначения и технических характеристик СИТ подразделяются на виды и подвиды. Их классификация показана на рис. 2.6.

Меры - средства измерения, предназначенные для воспроизведения и/или хранения физической величины одного или нескольких размеров. К мерам относятся гири, меры длины (например, линейки) и т. п.

Меры могут быть однозначными, т.е. воспроизводящими физическую величину одного размера (например, гири 0,1; 0,5; 1,0 кг, а также стандартные образцы состава и стандартные образцы свойств), или многозначными, т.е. воспроизводящими физическую величину разных размеров (например, миллиметровая линейка, воспроизводящая миллиметровые и сантиметровые размеры длины).

Меры применяются в виде наборов или магазинов мер.

Магазин мер - набор мер, конструктивно объединенных в единое устройство, в котором предусмотрено ручное или автоматизированное соединение мер в необходимых комбинациях.

К стандартным образцам относят специально оформленную пробу материала или вещества с установленными значениями физической величины, которая характеризует свойство или состав материала (вещества). Указанное на мере значение величины является номинальным. Примером может служить набор образцов для определения цвета бумаги или сорта муки по цвету.

Стандартный образец - образец вещества (материала) с установленными по результатам испытаний значениями одной и более величин, характеризующих состав или свойство этого вещества (материала). Примером такого образца может служить стандартный образец углеродистой стали определенного размера.

Указанные образцы выполняют функции внешнего и внутреннего контроля методики выполнения измерений в аналитических лабораториях.

Требования к стандартным образцам изложены в ФЗ ОЕИ (ст. 8 самостоятельно):

• стандартные образцы предназначены для воспроизведения, хранения и передачи характеристик состава или свойств веществ (материалов), выраженных в значениях единиц величин, допущенных к применению в РФ;

• в сфере государственного регулирования ОЕИ применяются стандартные образцы утвержденных типов.

Измерительные преобразователи - средства измерений, предназначенные для преобразования измеряемой величины в другую однородную или неоднородную величину с целью ее представления в форме, удобной для обработки, хранения и передачи в показывающее устройство. Измерительные преобразователи не имеют устройств отображения измерительной информации, поэтому они или входят в измерительные приборы, или применяются вместе с ними.

Примером измерительного преобразователя может служить устройство, преобразующее изменения длины волос при изменении относительной влажности воздуха в отклонение стрелки самописца в гигрографе.

В зависимости от места в измерительной сети различают первичные и промежуточные измерительные преобразователи.

Первичные преобразователи предназначены для непосредственного восприятия, как правило, неэлектрической измеряемой величины и преобразования ее в электрическую. Разновидностью первичного преобразователя, конструктивно оформленного как обособленное средство измерения с нормированной функцией преобразования, являются датчики.

Промежуточные преобразователи - преобразователи, расположенные в измерительной цепи после первичного преобразователя и обычно однородные с ним по измеряемой физической величине.

По характеру преобразования измерительные преобразователи разделяются на аналоговые, аналого-цифровые и цифро-аналоговые.

Совокупность конструктивно объединенных первичных и промежуточных преобразователей представляют измерительные приборы.

Измерительные приборы - средства измерений, предназначенные для получения информация о физической величине и преобразования ее для отражения в том или ином виде.

Измерительные приборы состоят, как правило, из преобразователя и устройства, показывающего или регистрирующего результат измерения в форме, доступной для восприятия. Для этого показывающие устройства имеют шкалу по стрелкой или цифроуказатель а регистрирующие - диаграмму с пером. Возможны и иные способы отражения результатов измерения, в том числе с помощью дисплея ЭВМ.

Например, генератор сигналов специальной формы, электронно-лучевой осциллограф, оптиметр, магнитопорошковые дефектоскопы и др.

Различают приборы прямого действия и сравнения.

Измерительные приборы прямого действия преобразуют измеряемую величину без изменения ее наименования и отображают результат измерения на показывающем устройстве, проградуированном в единицах этой величины, например циферблатные весы, шкала которых проградуирована в граммах.

Измерительные приборы сравнения предназначены для сравнения измеряемых величин с величинами, значения которых известны. Примером могут служить аналитические весы, где сравнение производится с гирями.

Приборы прямого действия более просты в обращении, но менее точны, чем приборы сравнения.

По способу передачи информации измерительные приборы подразделяются на виды - аналоговые и цифровые и на подвиды - показывающие и регистрирующие а регистрирующие по способу записи измеряемой величины делятся на самопишущие и печатающие. Примером аналогового прибора может служить термометр, в котором высота столбика ртути (аналоговое значение) соответствует конкретному значению температуры, а цифрового прибора - электронные весы, которые могут быть показывающими или регистрирующие массу товара, если они соединены с печатающим устройством. Примером самопишущего прибора являются гигрометры и термографы.

Измерительные установки - совокупность функционально объединенных средств измерительной техники (мер, измерительных преобразователей, приборов и вспомогательных устройств), предназначенных для измерения одной или нескольких физических величин объекта.

Измерительные системы - совокупность функционально объединенных средств измерительной техники (мер, измерительных преобразователей, приборов, установок, ЭВМ и др.), размещенных в разных точках контролируемого пространства с целью измерения одной или нескольких физических величин, свойственных этому пространству. Большинство измерительных систем являются автоматизированными, реже - автоматическими.

Измерительные системы подразделяются на автоматизированные (АИС), информационные (ИИС) и вычислительные (ИВК). Примером измерительной системы может служить система АМУР (автоматизированное машинное управление режимом), которая применяется на распределительных холодильниках для измерения и систематического контроля за температурным режимом хранения во всех холодильных камерах.

Технические системы и устройства с измерительными функциями - системы и устройства, которые наряду с их основными функциями выполняют измерительные функция. Примером такой технической системы может служить уже упомянутый АМУР, у которого основная функция - регулирование температуры в холодильных камерах - совмещается с ее измерением.

Измерительные принадлежности - вспомогательные устройства, служащие для ОЕИ, передачи измерительной информации на расстояние и обработки результатов. К ним относятся термостаты, источники электрического питания и др.

3. Нормируемые метрологические характеристики (НМХ) - характеристики средств измерений, предназначенные для ОЕИ с требуемой точностью и устанавливаемые нормативными и/или техническими документами.

Согласно ГОСТ 8.009 «ГСИ Нормируемые метрологические характеристики средств измерений», функция преобразования измерительного преобразователя относится к первой группе метрологических характеристик средств измерений для определения результатов измерений - «Характеристики средств измерений, предназначенные для определения результатов измерений» относятся: функция преобразования измерительного преобразователя, а также измерительного прибора с неименованной шкалой или со шкалой градуированной в единицах, отличных от единиц входной величины; значение однозначной или значения многозначной меры; цена деления шкалы измерительного прибора или многозначной меры; …».

НМХ являются наиболее рациональной совокупностью метрологических характеристик.

Классификация важнейших НМХ осуществляется по нескольким признакам (табл. 2:2).

Отметка шкалы - штрих или иное условное обозначение на шкале средства измерений. Например, отметкой шкалы на линейке и циферблатных весах служит штрих. Отметка шкалы может отсутствовать на цифровых, печатающих и иных средствах измерений.

Цена деления - разность значений величины, соответствующей двум соседним отметкам шкалы. Например, цена деления линейки может быть 1 мм, 1 см, 5 см и т.д., а циферблатных весов - 5 или 10 г.

Диапазон показаний (ДП) - область значения шкалы, ограниченная начальным и конечным ее значениями.

Например, школьная линейка может иметь диапазон показаний от 0 до 30,3 или 50,3 см; циферблатные весы ВНУ - от 0 до 1 кг. Диапазон показаний эталона метра (экземпляр 28), переданного ГКМВ в 1889 г. России составлял 1,02 м, а диапазон измерений - 1 м.

Диапазон измерений (ДИ) - область значения измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые погрешности.

Например, диапазон измерений на циферблатных весах составляет от 5 г до 5 или 10 кг. Диапазон измерений не всегда совпадает с диапазоном показаний, а может быть больше или меньше последнего. Об этом свидетельствуют диапазоны показаний и измерений циферблатных весов (ДИ > ДП), эталона метра - экземпляра № 28 (ДИ < ДП). Не следует проводить измерения объектов, размер которых превышает ДИ, так как при этом возникают грубые погрешности.

Чувствительность - отношение измерения сигнала на выходе измерительного прибора к вызывающему его измерению измеряемой величины.

Порог чувствительности - минимальное значение измеряемой величины, которое вызывает изменение сигнала на выходе измерительного прибора.

Например, порог чувствительности циферблатных весов может составлять 5 или 10 г, при этом стрелка весов отклонится, если на платформу поместить объект с указанной массой.

Точность - качество измерений, отражающее близость их результатов к истинному значению измеряемой величины.

Точность определяется степенью близости к нулю погрешностей, поэтому обычно говорят о высокой, средней или низкой точности. При этом точность сравнивается с погрешностью, полученной при измерениях. Значение точности иногда определяют величиной, обратной модулю относительной погрешности Е = 1/δ, где δ - относительная погрешность. Точность характеризуется классом точности.

При определении точности измерений определяют достоверность измерений, которая определяется степенью доверия к результату и характеризуется вероятностью того, что истинное значение измеряемой величины лежит в указанных окрестностях действительного. Эти вероятности называют доверительными вероятностями, а границы (окрестности) – доверительными границами: где S_n(t) – интегральная функция распределения Стьюдента. При увеличении числа наблюдений n распределение Стьюдента быстро приближается к нормальному и переходит в него уже при n≥30. Другими словами, достоверность измерения – это близость к нулю случайной (или неисключенной) систематической погрешности.

Два испытания одного и того же объекта одинаковым методом не дают идентичных результатов. Объективной мерой их могут служить статистически обоснованные оценки ожидаемой близости двух или более числа результатов, полученных при строгом соблюдении методики испытаний. В качестве таких статистических оценок согласованности результатов испытаний принимаются сходимость и вопроизводимость.

Сходимость – близость результатов двух испытаний, полученных одним методом, на идентичных установках, в одной лаборатории.

Воспроизводимость отличается от сходимости тем, что оба результата должны быть получены в разных лабораториях.

При доверительной вероятности Р=0,95 сходимость определяется как r=2,77σ_сх, а воспроизводимость – R=2,77σ_в.

Здесь σ_сх и σ_в – стандартные отклонения результатов испытаний в условиях сходимости и вопроизводимости где х₁ и х₂ – результаты единичных испытаний в условиях сходимости (в одной лаборатории); у₁ и у₂ – результаты единичных испытаний в условиях воспроизводимости (в разных лабораториях); средние значения. Отдельные стандарты задают значения r и R.

Класс точности - обобщенная характеристика средства измерения, определяемая пределами допускаемой основной и дополнительной погрешностей.

Класс точности устанавливается на основании правил, регламентированных ГОСТ 8.401-80 «Классы точности средств измерения. Общие требования». Класс точности не устанавливается, если отдельно нормируются систематические или случайные составляющие погрешности либо преобладающими являются динамические погрешности.

Если средство измерения предназначено для измерения нескольких величин, класс точности определяется для каждой из них.

Если пределы допускаемой основной погрешности выражены в абсолютной форме, класс точности обозначается прописными буквами римского алфавита.

Классам точности, которым соответствуют меньшие пределы допускаемых погрешностей, присваиваются буквы, находящиеся ближе к началу алфавита.

Если пределы допускаемой основной погрешности принято выражать в относительном виде, класс точности обозначается соответствующими цифрами без процентов. Так, если на приборе указан класс точности 0,005, это означает основную относительную погрешность 0,005 %.

Классы точности присваиваются средствам измерения по результатам приемочных испытаний при их разработке. Классы точности указываются на средствах измерений и в технической документации Обозначение класса точности не наносится на малогабаритные высокоточные меры (например, эталонные разновесы) или на средства измерений, для которых класс точности не устанавливает.

Практическая работа по классам точности

Задание. Мультиметр при измерении электрической емкости класса точности 2/1 на диапазоне до 2 мкФ показывает 0,8 мкФ. Предел допускаемой относительной погрешности прибора равен …

- 2,0 %

- 1,0 %

- 3,0 %

- 3,5 %

Решение: ГОСТ 8.401-80 «ГСИ. Классы точности средств измерений. Общие требования».

В задании класс точности выражает относительную погрешность, которая определяется по выражению %, где с=2, d=1, Х_k=2 мкФ, х=0,8 мкФ. Следовательно, δ=2+1(2/0,8-1)=3,5 %.

Задание 2. Счетчик электрической энергии класса точности показывает 500 квт-час. Предел допускаемой абсолютной погрешности прибора равен …

- 5 кват-час

- 10 кват-час

- 2,5 кват-час

- 2 кват-час

Решение: ГОСТ 8.401-80 «ГСИ. Классы точности средств измерений. Общие требования».

Если обозначение класса точности указано в кружочке, то погрешность средства измерения выражена в относительной форме: %=р. Следовательно, абсолютное значение погрешности кВт-час.

Погрешности измерения - отклонение фактического результата измерений от истинного (действительного) значения измеряемой величины.

4. Методы измерений -способы получения результата измеревий путем использования принципов и средств измерений.

В зависимости от вида измерений методы измерений подразделяются на группы, а в зависимости от приемов - на подгруппы и виды (рис. 2.7).

Метод непосредственной оценки заключается в том, что значение измеряемой величины снимается непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора прямого действия.

Преимуществом данного метода является быстрота измерений, обуславливающая незаменимость для практического применения, а недостатком - ограниченная точность.

При методе непосредственной оценки применяются средства измерений:

· показывающие;

· интегрирующие приборы-счетчики;

· самопишущие приборы.

Метод сравнения с мерой состоит в том, что измеряемая величина сравнивается с величиной, воспроизводимой мерой. Пример: измерение длины линейкой.

Преимуществом данного метода является большая точность измерения, чем при методе непосредственной оценки, а недостатком - увеличение затрат времени на подбор мер.

Дифференциальный (разностный) метод характеризуется разностью между измеряемой и известной (воспроизводимой мерой) величинами. Например, измерение’ путем сравнения с рабочим эталоном на компаторе, выполняемое при поверке мер длины. Проверка термометров по температуре таяния льда и кипения воды также проводится этим методом.

Преимущества данного метода: получение результатов с высокой точностью даже при применении относительно грубых средств для измерения разности; большая простота измерений по сравнению с изготовлением средств измерений высокой точности.

Нулевой метод - метод сравнения с мерой, в которой результирующий эффект воздействия на прибор сравнения доводят до нуля.

Дифференциальный и нулевой методы нашли широкое распространение во всех видах измерений: от производства до сличения эталонов, так как используемые меры (гири и др.) точнее, чем соответствующие им по стоимости и степени распространения приборы.

Метод совпадения - метод сравнения с мерой, при котором разность между значениями искомой и воспроизводимой мерой величин измеряют, используя совпадение отметок шкал или периодических сигналов.

Например, при измерении длины с помощью штангенциркуля с нониусом наблюдают совпадение отметок на шкалах штангенциркуля и нониуса. Иногда данный метод называют нониусным.

Преимущество метода в том, что он позволяет существенно увеличить точность сравнения с мерой. Недостатки: увеличение затрат на приобретение более сложных средств измерений, необходимость наличия профессиональных навыков у оператора.

Метод замещения основан на сравнении с мерой: измеряемую величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой, сохраняй все условия неизменными.

Например проверка точности показаний весов путем взвешивания с помещением поочередно измеряемой массы и гирь на разные чашки весов, а на циферблатных весах - гирь массой 1 кг или 0,5 кг на грузоприемную платформу, при этом фиксируется точность показаний массы на циферблате.

Преимуществом метода, безусловно, является небольшая погрешность измерений, определяемая в основном погрешностью меры и зоной нечувствительности прибора (ноль - индикатор), К недостатку следует отнести необходимость применения многозначных мер.

Комбинация методов замещения и дифференциального хотя несколько снижает точность, но позволяет использовать меньшие наборы мер.

Косвенный метод измерения - метод, основанный на измерении физической величины одного наименования, которая связана с другой искомой величиной определенной функциональной зависимостью, с последующим расчетом путем решения уравнения.

Преимущества: возможность измерения величин, для которых отсутствуют методы непосредственной Оценки или они не дают достоверных результатов либо связаны со значительными затратами. К недостаткам следует отнести увеличение затрат времени и средств на измерение.

Косвенные методы широко применяются при химических методах испытания.

Таким образом, разные методы измерений имеют свои характерные особенности, обуславливающие их достоинства и недостатки. Критериями выбора метода измерения служат требуемая точность измерения, наличие конкретных средств измерений, затраты времени на измерения и материальных средств на приобретение средств измерений высоких классов точности.

Методы измерения служат основой методик измерения.

Методика измерения - совокупность конкретно описанных операций, выполнение которых обеспечивает получение результатов измерений с установленными показателями точности.

Дата добавления: 2015-04-30