22 Выбор средств измерений

При выборе СИ учитывается ряд требований и факторов:

1. Относительная погрешность СИ должна быть на 25 – 30 % ниже, чем относительная погрешность измерения : .

Если известна приведенная погрешность измерения _И, то приведенная погрешность СИ

, (59)

где - результат измерения и нормированное значение шкалы СИ.

2. В массовом производстве используют высокопроизводительные механизированные и автоматизированные СИ и контроля. Универсальные СИ применяются преимущественно для наладки оборудования.

В серийном производстве основными средствами контроля должны быть жесткие предельные калибры, шаблоны. Возможно применение универсальных СИ.

В мелкосерийном производстве основными являются универсальные СИ, т.к. применение других СИ экономически не выгодно.

3. Если технологический процесс неустойчив, т.е. возможны существенные отклонения измеряемого процесса, то необходимо, чтобы пределы шкалы СИ превышали диапазон рассеяния значений параметра. Цена деления шкалы должна выбираться с учетом заданной точности измерения. Если размер необходимо контролировать с точностью до 0,01 мм, то и СИ следует выбирать с ценой деления 0,01 мм (более грубая шкала – дополнительная погрешность, более точная шкала – слишком дорогое СИ).

Рабочий участок шкалы СИ должен выбираться по правилу: относительная погрешность в пределах рабочего участка шкалы СИ не должна превышать приведенную погрешность более чем в 3 раза ( ). Тогда при односторонней равномерной шкале с нулевой отметкой в ее начале рабочий участок занимает последние две трети шкалы; при двусторонней шкале с нулевой отметкой посередине – последнюю треть каждого сектора; при шкале без нуля рабочий сектор может распространяться на всю длину шкалы.

4. К регистрирующей аппаратуре предъявляются следующие требования:

- сигнал, проходящий через СИ, должен сохранять необходимую информацию, не подвергаться искажению и отделяться от помех;

- первичные преобразователи (датчики) должны потреблять минимум энергии от объекта измерения, и их подключение не должно нарушать его нормальной работы.

- носитель информации должен иметь достаточный объем для регистрации всех необходимых сведений;

- регистрирующая аппаратура должна обеспечивать получение информации в возможно сжатые сроки.

23 Испытания

Испытанием называется экспериментальное определение количественных и (или) качественных характеристик свойств объекта испытаний как результата воздействия на него при его функционировании, а также моделировании объекта и (или) воздействий. Экспериментальное определение характеристик свойств объекта при испытаниях может проводиться путем использования измерений, оценивания и контроля. Испытания являются важнейшим этапом создания техники.

Объектом испытаний может является единичное изделие или партия продукции, процессы их производства и функционирования, макет или модель изделия.

Испытания образцов продукции – это экспериментальное определение характеристик продукции в заданных условиях ее функционирования. Под условиями испытаний понимается совокупность воздействующих факторов и (или) режимов функционирования объекта при испытаниях. В нормативно-технических документах на испытания конкретных объектов должны быть определены нормированные условия испытаний. Например, измерение характеристик радиоаппаратуры при номинальных значениях температуры окружающей среды -50 °С и +60 °С с целью проверки их соответствия установленным нормам.

Целью испытаний считается оценка истинного значения параметра (характеристики) в заданных номинальных условиях испытания.

Результатом испытаний является оценка характеристик свойств объекта, установления соответствия объекта заданным требованиям, данные анализа качества функционирования объекта в процессе испытаний.

Схожесть измерений и испытаний определяется тем, что результаты как измерений, так и испытаний выражаются в виде чисел; для них могут быть найдены погрешности. Но, в то же время, испытание является более объемной операцией, чем измерение. Измерение часто рассматривается как частный случай испытания, когда условия испытания не представляют интереса.

Существует большое число разновидностей испытаний. Они классифицируются по различным признакам.

По назначению испытания делятся на исследовательские, контрольные, сравнительные и определительные.

По уровню проведения различают следующие категории испытаний: государственные, межведомственные и ведомственные.

По виду этапов разработки испытуемой продукции различают предварительные и приемочные испытания.

В зависимости от вида испытаний готовой продукции их подразделяют на квалификационные, приемосдаточные, периодические и типовые.

Отдельно необходимо рассмотреть испытания СИ. Испытания средств измерений - обязательные испытания образцов средств измерений в сферах распространения государственного метрологического контроля и надзора с целью утверждения типа средств измерений.

Под государственными испытаниями СИ понимается экспертиза технической документации на средства измерений и их экспериментальные исследования для определения степени соответствия установленным нормам, требованиям народного хозяйства, современному уровню развития приборостроения, а также целесообразности их производства.

Установлены два вида государственных испытаний:

• приемочные испытания опытных образцов средств измерений новых типов, намеченных к серийному производству или импорту в РФ (государственные приемочные испытания);

• контрольные испытания образцов из установочной серии и серийно выпускаемых средств измерений (государственные контрольные испытания).

В процессе государственных приемочных испытаний опытных образцов средств измерений проверяется соответствие средства измерений современному техническому уровню, а также требованиям технического задания, проекта технических условий и государственных стандартов. Проверке подлежат нормированные метрологические характеристики и возможность их контроля при производстве, после ремонта и при эксплуатации, возможность проведения поверки испытуемых средств измерений.

Государственные контрольные испытания проводятся территориальными организациями Ростехрегулирования. Их цель – проверка соответствия выпускаемых из производства или ввозимых из-за границы средств измерений требованиям стандартов и технических условий.

Контрольные испытания средств измерений серийного производства проводятся: при выпуске установочной серии, при наличии сведений об ухудшении качества средств измерений, при внесении изменений в конструкцию и технологию изготовления средств измерений, а также в порядке государственного надзора за качеством выпускаемых средств измерений в сроки, устанавливаемые Ростехрегулированием.

Контрольные испытания проводятся периодически в течение всего времени производства (или импорта) средств измерений данного типа. По окончании испытаний составляется акт о контрольных испытаниях, содержащий результаты испытаний, замечания, предложения и выводы. На основании акта контрольных испытаний, разрешается или запрещается дальнейший выпуск средств измерений, устраняются обнаруженные недостатки.

Порядок проведения испытаний и утверждения типа СИ включает:

1. Испытания СИ с целью утверждения их типа. Утверждение типа средств измерений - решение (уполномоченного на это государственного органа управления) о признании типа средств измерений узаконенным для применения, на основании результатов их испытаний государственным научным метрологическим центром или другой специализированной организацией, аккредитованной Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии.

2. Принятие решения об утверждении типа СИ и его государственную регистрацию. Решение об утверждении типа принимается Ростехрегулированием и удостоверяется выдачей сертификата об утверждении типа средств измерений.

3. Испытания СИ на соответствие утвержденному типу. Соответствие утвержденному типу СИ - правовой акт государственной метрологической службы (ГМС), заключающийся в признании соответствия выпускаемых серийно СИ ранее утвержденному типу. Соответствие контролируют органы государственной метрологической службы по месту расположения изготовителей или пользователей этих средств.

4. Признание утвержденного типа или результатов испытаний СИ, проведенных компетентными органами зарубежных стран;

5. Сертификационные испытания средств измерений - контрольные испытания средств измерений, проводимые с целью установления соответствия характеристик их свойств национальным и (или) международным нормативным документам.

6. Информационное обслуживание потребителей измерительной техники.

Испытания средств измерений, проводят государственные научные метрологические центры, аккредитованные Ростехрегулированием в качестве государственных центров испытаний средств измерений. Решением Ростехрегулированием в качестве государственных центров испытаний средств измерений могут быть аккредитованы и другие специализированные организации. Ранее применялся термин государственные испытания средств измерений и производные от него термины: государственные приемочные испытания и государственные контрольные испытания. На основании испытаний осуществляется утверждение типа СИ.

Цель испытаний, с метрологической точки зрения, заключается в нахождении посредством измерения истинного значения контролируемого параметра и оценивании степени доверия к нему.

Для оценки качества результата испытания введено понятие погрешности испытания х_ИСП. Погрешность испытания характеризуется степенью отличия результата испытания х_ИСП от истинного значения контролируемого параметра х_ИСТ, т.е. того, которое он имел бы при отсутствии погрешностей измерения и установки условий испытания.

Формирование погрешности испытания иллюстрируется рисунок 12. Требуется определить истинное значение контролируемого параметра изделия М в условиях, характеризуемых номинальным значением испытательного воздействия . Положим, что зависимость М = М(х) линейна.

Рисунок 12 – Погрешности испытания

Пусть погрешности измерения параметра М и погрешность установки заданы своими пределами _изм и _х. Если бы погрешность измерения параметра _изм отсутствовала, то возможный результат испытаний находился бы в пределах М_н ± _х М'(х). Наличие погрешности измерения приводит к расширению интервала неопределенности результата испытания. С учетом погрешности _изм измерения параметра М наибольшее по абсолютной величине значение погрешности испытания будет

_исп = _изм + _х М'(х), (60)

где М'(х) производная от М(х) и

М = М_изм ± _исп. (61)

В общем случае, когда при испытаниях требуется задавать и поддерживать т параметров испытательных воздействий

. (62)

где _уст - погрешность установки i-го параметра условий испытаний.

Считают, что погрешности испытаний обладают всеми принципиальными свойствами погрешностей измерений, Поэтому они могут описываться теми же характеристиками, что и погрешности измерений.