раздел регламентирует поверку НСИ.

В разделе должны быть установлены операции поверки (и, тем самым, номенклатура метрологических свойств, контролируемых при поверке), методы, средства и условия поверки, порядок подготовки к поверке, порядок проведения поверки, периодичность поверки, порядок оформления результатов поверки.

На первом этапе разрабатывают проект эксплуатационной документации, который обязательно должен подвергаться метрологической экспертизе.

Метрологическая экспертиза проекта эксплуатационной документации заключается в анализе решений по установлению норм точности НСИ и обеспечению методами измерений процессов эксплуатации разрабатываемого средства измерений.

Чтобы выполнить градуировку измерительного преобразователя или канала измерительной системы, необходимы, как минимум, два образцовых средства измерений (ОСИ): с помощью ОСИ-1 измеряют или воспроизводят физическую величину , а с помощью ОСИ-2 измеряют информативный параметр НСИ (см. рис.9.1).

ОСИ-1 ОСИ-2

НСИ

Если градуируемое НСИ имеет отсчетное устройство, то ОСИ-2 не применяют, а в качестве непосредственно берут отсчет. Величины и измеряют в достаточно большом числе точек диапазона измерений НСИ и, задавшись некоторой моделью зависимости информативного параметра сигнала НСИ от измеряемой (воспроизводимой) физической величины , результаты их измерений и используют, как экспериментальные данные для измерения совместных величин .

Градуировочной характеристикой НСИ считают уравнение

,

(9.1)

где - результаты совместных измерений величин . Погрешность совместных измерений, выполняемых при градуировке, не оценивают.

Наиболее простой является градуировочная характеристика вида

(9.2)

где - результаты измерений величин и в ой точке диапазона измерений; - число точек, в которых измеряют величины и .

Часто применяют градуировочную характеристику НСИ в виде . Здесь определяют как результаты совместных измерений.

При необходимости учета нелинейных свойств НСИ градуировочную характеристику представляют следующей зависимостью:

(10.3)

где коэффициенты представления (7.3) находят из системы уравнений:

(9.4)

Градуировку НСИ проводят в нормальных условиях его применения, предусматривая измерение всех существенно влияющих на нестандартизованное средство измерений величин и их стабилизацию в процессе градуировки. Величины и измеряют методом многократных наблюдений.

При градуировке выполняют все указания, содержащиеся в проекте инструкции по эксплуатации НСИ. В частности, если создаваемое НСИ предназначено для измерения или воспроизведения только таких физических величин, которые перед измерением медленно и плавно увеличиваются, то и при градуировке получают, устанавливая физическую величину только таким образом. Если НСИ предназначено для измерения физических величин, направление изменения которых непостоянно, то за результаты измерений принимают средние арифметические двух результатов. Один из них получен при измерении после медленного и плавного увеличения измеряемой или воспроизводимой физической величины, а другой – после медленного и плавного ее уменьшения.

Конечной целью исследования погрешности НСИ следует считать регламентацию его метрологических характеристик, которые бы достаточно полно и достоверно характеризовали погрешность НСИ не только во время исследований, но и во время всего периода его эксплуатации.

Погрешность исследуют в достаточно большом числе точек диапазона измерений. При этом, поскольку погрешность НСИ зависит от условий применения, ее исследуют при определенных условиях. Последовательность исследования погрешности такова:

1. Исследование погрешности в определенных точках диапазона измерений при фиксированных нормальных условиях;

2. Исследование влияния на погрешность НСИ изменения условий его применения;

3. Определение погрешности для всего диапазона измерений.

Рассмотрим первый этап. Схема исследования погрешности в точке диапазона измерений такая же, как и для градуировки технического устройства (см. рис.10.1).

В первом приближении . Это дает основания, основываясь на методах теоретической метрологии, принять в качестве простейших оценок характеристик погрешности НСИ принять следующие:

· Точечная оценка систематической составляющей погрешности НСИ:

,

(9.5)

где , - номер измерения в точке диапазона.

· Точечная оценка среднего квадратического отклонения (СКО) случайной погрешности:

 

(9.6)

· Оценка сверху СКО случайной погрешности:

 

,

(9.7)

 

где - число степеней свободы; - квантиль распределения при доверительной вероятности .

· Оценка сверху СКО возможных значений систематической составляющей погрешности НСИ:

 

,

(9.8)

 

Наличие существенной вариации обусловливает изменение в расчете погрешности нестандартизованного средства измерений. Сохраняя ту же схему эксперимента, что и в предыдущем случае (см. рис.7.1), в каждой исследуемой точке диапазона измерений выполняют два ряда наблюдений величины и фиксируют два ряда оценок погрешности: ряд при медленном и плавном установлении измеряемой величины со стороны ее малых значений и ряд при установлении измеряемой величины со стороны ее больших значений. За оценки погрешности в точке диапазона измерений НСИ принимают:

 

· Точечная оценка систематической составляющей погрешности НСИ:

(9.9)

· Точечная оценка среднего квадратического отклонения (СКО) случайной погрешности:

 

(9.10)

· Оценка сверху СКО случайной погрешности:

 

,

(9.11)

 

где - число степеней свободы; - квантиль распределения при доверительной вероятности .

· Оценка сверху СКО возможных значений систематической составляющей погрешности НСИ:

 

,

(9.12)

 

· Точечная оценка вариации:

,

(9.13)

 

· Оценка сверху вариации:

.

(9.14)

 

 

9.6	Выбор образцовых средств измерений для исследования погрешности НСИ. Требования к измерениям

При исследованиях погрешности НСИ не удается разделить его погрешность и погрешность образцовых средств измерений, участвующих в эксперименте. Вместо погрешности исследуемого средства измерений удается найти характеристики суммы его погрешности и погрешности измерений ОСИ. Поэтому исследуемому СвИ приходится приписывать в качестве его метрологических характеристик характеристики суммы погрешностей. Как следствие, какой бы малой погрешностью ни обладало исследуемое средство измерений, ему не может быть приписана погрешность, меньшая некоторой, обусловленной погрешностями измерений ОСИ. Отсюда возникают требования к образцовым средствам измерений, которые необходимо соблюдать при исследованиях погрешности НСИ:

· достаточно малая погрешность;

· возможность медленного плавного уменьшения и увеличения измеряемой физической величины для исследования вариации.

В практической деятельности руководствуются также следующими правилами.

1. В большинстве случаев погрешность исследуют в пяти точках, соответствующих 5; 25; 50; 75; 97% диапазона измерений.

2. Фиксировать установленное значение измеряемой физической величины целесообразно по отсчетному устройству того из средств измерений, отсчетное устройство которого является причиной возникновения наиболее значительной составляющей погрешности измерений физической величины от считывания.

3. Обычно выбирают число наблюдений в пределах от 5 до 50.

4. Интервал времени между наблюдениями должен быть в несколько раз больше времени установления показаний каждого из применяемых средств измерений. Однако этот интервал не должен быть и слишком большим, чтобы ограничить медленные изменения систематической –погрешности СИ из-за изменений внешних влияющих величин.

⇐ Предыдущая12