Шпаргалка по "Метрологии"

      Нормы на значения метрологических характеристик  устанавливаются стандартами на отдельные виды средств измерения. При этом делается различие между нормальными и рабочими условиями применения средств измерения.

      Нормальными считаются такие условия применения средств измерений, при которых влияющие на процесс измерения величины находятся в нормальной для данных средств измерений области значений, т.е. в такой области, где их влиянием на метрологические характеристики можно пренебречь.

      Рабочая область значений влияющих величин шире нормальной области значений. В ее пределах метрологические характеристики существенно зависят от влияющих величин, однако их изменения нормируются стандартами на средства измерений в форме функций влияния или наибольших допустимых изменений.

      Для нормальных условий эксплуатации средств  измерений должны нормироваться  характеристики суммарной погрешности и ее систематической и случайной составляющих.  

Вопрос  7 Методики выполнения измерений и их разработка 

     Получение результатов измерений с известной погрешностью или с погрешностью, не превышающей допустимых пределов, является одним из важнейших условий обеспечения единства измерений. С этой целью разрабатываются методики выполнения измерений (МВИ).

     Методика  выполнения измерений – совокупность операций и правил, выполнение которых обеспечивает получение результатов измерений с известной погрешностью.

      МВИ, которые используется многократно,  подлежат стандартизации. При этом  в зависимости от сферы применения, стандартизованные методики выполнения измерений регламентированы соответственно государственными или отраслевыми стандартами.

      Методики  выполнения измерений могут быть рабочими (непосредственно применяемыми), или типовыми (содержать требования, подлежащие конкретизации в рабочей методике).

     Не  все МВИ могут быть описаны или регламентированы документом на МВИ. Необходимость документации МВИ устанавливает разработчик конструкторской, технологической или проектной документации. Или же разработку документа на МВИ может потребовать заказчик.

       Разработка методики выполнения измерений

      Процедура разработки включает:

• разработку, согласование и утверждение технического задания (ТЗ) на МВИ;
• формирование исходных данных для разработки;
• выбор (разработка) метода и средств измерений;
• проведение испытаний и утверждение типа средств измерений;
• выбор (разработка) методов и средств поверки (калибровки) используемых средств измерений;
• разработку методов оперативного контроля точности измерений;
• разработку и экспертизу документа на МВИ;
• аттестацию МВИ;
• стандартизацию МВИ;
• утверждение документа на МВИ.

      Разработка, согласование и утверждение технического задания на МВИ осуществляют в том случае, если предполагается регламентировать МВИ в виде отдельного документа.

      В техническом задании на МВИ обычно указывают следующие требования:

• назначение МВИ;
• пределы измерений;
• пределы допускаемой погрешности измерений;
• характеристики объекта измерений;
• условия измерений;
• вид индикации и формы регистрации результатов измерений;
• требования к автоматизации измерительных процедур;
• требования к обеспечению безопасности выполнения работ и т. д.

      При разработке МВИ одним из основных являются требования к точности измерений. Без исходных требований к точности измерений разработка МВИ теряет смысл. Требования к точности измерений могут быть указаны путем ссылки на документ, регламентирующий эту точность.

      Однако  часто такие требования в явном виде отсутствуют, и их устанавливают в виде пределов допускаемых значений абсолютной и относительной погрешности измерений.

      Наиболее  распространенным способом выражения требований к точности измерений являются границы допускаемого интервала, в котором с заданной вероятностью Р должна находиться погрешность измерений.

      Методы  и средства измерений  выбирают в соответствии с действующими нормативными документами по выбору методов и средств измерений данного вида.

      Выбор методов и средств измерений  представляет собой многовариантную  задачу. Обычно эту задачу решают следующим путем.

      Предварительно  выбирают методы и  средства измерений, при этом руководствуются оптимальной точностью, минимальным влиянием средств измерений на измеряемый объект, соответствием условий проведений измерений условиям эксплуатации средств измерений. После чего проводят оценивание погрешности измерений. Если оцененные погрешности измерений существенно меньше допускаемых пределов, то выбранный метод и средства измерений нерациональны по экономическим соображениям. Если же оцененные погрешности измерений превышают пределы допускаемых значений, то необходимо выбрать более точные метод и средства измерений. Если же оцененные погрешности измерений не превышают допускаемых пределов и незначительно меньше этих пределов, то погрешности измерений считают удовлетворительными и их характеристики приписывают данной МВИ.

      Испытания с целью утверждения типа средств  измерений проводят, если типы СИ, используемых в МВИ, не утверждены и не зарегистрированы в Государственном реестре средств измерений.

      Выбор (разработку) методов и средств  поверки (калибровки) средств измерений осуществляют, если для используемых в МВИ средств измерений отсутствуют нормативные или рекомендательные документы на поверку (калибровку). 
 
 
 
 

Вопрос  8 Аттестация и стандартизация МВИ 

      Увеличение  выпуска универсальных измерительных  систем и приборов, используемых в  различных измерительных процессах, приводит к тому, что эти СИ необходимо индивидуально градуировать под каждую конкретную измерительную задачу.

      Нормируемые при выпуске из производства метрологические характеристики СИ не дают достоверного представления о реальной точности измерений. В этих условиях обеспечить единство и требуемую точность измерений возможно только с помощью метрологической аттестации (МА) МВИ.

      Первоначально основная цель МА МВИ состояла в  создании определенного фонда стандартизованных  и аттестованных МВИ наиболее сложных и в то же время распространенных промышленных измерений. Предполагалось, что производственники смогли бы выбирать из этого фонда удовлетворяющие их по точности условиям применения МВИ, и это обеспечило бы выполнение наиболее ответственных промышленных измерений с гарантированной точностью. Но эта цель до сих пор не реализована. В современной трактовке цель МА МВИ определяется как обеспечение единства и требуемой точности измерений там, где другими способами обеспечит это невозможно. При этом суть способа заключается в том, что гарантированные значения погрешностей априорно (до выполнения измерений и обработки результатов) “приписываются” всем измерениям, выполняемым на конкретной МВИ на основании результатов предварительной МА.

      В процессе МА МВИ решаются две задвчи.

      Задача  минимум — это априорная оценка погрешностей измерений, которые могут и будут выполняться по данной МВИ;

      Задача  максимум — определение таких режимов, условий и процедуры измерений, при которых погрешности будут минимальны.

      Первая  задача решается при аттестации достаточно простых по процедуре и требующих  предельно возможных точностей  МВИ. Вторая при МА МВ, включающих сложные многоблочные измерительные комплексы и в случае высоких требований к точности выполняемых измерений.

      При решении первой задачи, МА МВИ — это  исследования направленные не априорную  оценку погрешностей измерений, которые могут и будут выполняться по данной МВИ, с выдачей документа (аттестата) с указанием полученных результатов.

      При решении второй задачи, МА МВИ — это  исследования, направленные на определение таких  режимов, условий  и процедуры выполнения измерений, которые  обеспечивают  min погрешности измерений, априорную оценку значений этих погрешностей, и выдачу документа с указанием полученных результатов.

      Аттестацию  МВИ проводят в несколько этапов:

• Разработка и утверждение программы проведения МА;
• Выполнение исследования в соответствии с программой;
• Оформление и утверждение технического отчета и протокола;
• Оформление и утверждение аттестата МВИ.

      Программой  аттестации МВИ должны быть предусмотрены  анализ и исследование всех основных элементов МВИ, т.е. метода, СИ и правил измерений. В программе указываются сроки проведения МА, а также степень участия разработчиков изделия или техпроцесса.

      По  результатам выполненных исследований оформляют технический отчет  или протокол, утверждаемый руководителем  предприятия. Отчет должен содержать  рекомендации по совершенствовании МВИ и ее стандартизации.

В стандарте  и аттестате МВИ должно быть указано  следующее:

• Назначение и область применения МВИ;
• Требования к СИ и вспомогательным устройствам.
• Метод измерений;
• Алгоритм операций подготовки и выполнение измерений;
• Числовые значения показателей точности
• Способы обработки результатов измерений и оценки показателей точности измерений (для стандартов);
• Межповерочные интервалы и НД, по которым следует проводить поверку (для аттестата);
• Требования к квалификации операторов;
• Требования к ТБ.

      Аттестат  подписывается лицами, непосредственно  проводящими аттестацию методики и  утверждается руководящей организацией. 

      Вопрос  9 Выбор СИ. Понятие об испытании и контроле 

      При выборе СИ учитывают совокупность метрологических (цена деления, погрешность, пределы измерений, измерительное усилие), эксплуатационных и экономических показателей, к которым относятся:

• массовость (повторяемость измеряемых размеров) и доступность их для контроля; стоимость и надежность СИ;
• метод измерения;
• время, затрачиваемое на настройку и процесс измерения;
• масса, габаритные размеры, рабочая нагрузка;
• жесткость объекта контроля, шероховатость его поверхности;
• режим работы и т. д.

      Основные  принципы выбора СИ сводятся к следующим  положениям:

      1. Для гарантирования заданной или расчетной относительной погрешности измерения δ_и (например, методами, предложенными в гл. 2) относительная погрешность СИ δ_си должна быть на 25—30% ниже, чем δ_и, (т. е. δ_си=0,7δ_и). Если известна приведенная погрешность γ_и измерения, то приведенная погрешность СИ где х и х_и – результат измерения и нормированное значение шкалы СИ.

      2. Выбор СИ зависит от масштаба производства или количества находящихся в эксплуатации однотипных (одноименных) ТС.

      3. Метод измерения, определяемый целью контроля, выдвигает требования к СИ по базировке: если контролируется точность технологического процесса, то выбирают СИ для технологических баз; если ТС контролируется с точки зрения эксплуатации, то СИ выбирается под эксплуатационные базы.

      4.При выборе СИ по метрологическим характеристикам необходимо учитывать следующее:

      если  технологический процесс неустойчив, то нужно, чтобы пределы шкалы  СИ превышали диапазон рассеяния значений параметра;

      цена  деления шкалы должна выбираться с учетом заданной точности измерения.;

      поскольку качество измерения определяется величиной  относительной погрешности                    δ = ±(Δ/х)100%, т. е. с уменьшением х величина δ увеличивается,то качество измерений на разных участках шкалы неодинаково.