Метрологическая аттестация

Для определения метрологических характеристик у конкретного средства измерения, оно должно пройти метрологическую аттестацию.

Метрологическая аттестация – всестороннее исследование средства измерений, выполняемое метрологическим органом для определения метрологических свойств этого средства измерения, и выдача документа с указанием полученных данных.

Метрологическая аттестация является длительной, дорогостоящей процедурой. Поэтому на практике обычно прибегают к поверкам средств измерений, которые содержат те сведения о метрологических характеристиках, которые даются в нормативных документах на данные средства измерения.

Поверка средств измерений – это совокупность операций, выполняемых органами государственной метрологической службы или специально на то уполномоченным лицом с целью определения и подтверждения соответствия средств измерений установленным техническим требованиям.

Различают 5 видов поверок:

1. Первичная;

2. Периодическая;

3. Внеочередная;

4. Инспекционная;

5. Экспертная.

Первичной поверке подлежат все средства измерений при выпуске из производства или после ремонта, а также, поступающие по импорту.

Периодической поверке подлежат средства измерений, находящиеся в эксплуатации или на хранении, через определенные межповерочные интервалы, установленные с расчётом обеспечения пригодности их к применению на период между поверками.

Внеочередную поверку производят во время эксплуатации (хранения) средств измерений при повреждении поверительного клейма; вводе в эксплуатацию после длительного хранения, использовании средств измерений для других целей.

Инспекционную поверку производят для выявления пригодности к применению средств измерений при осуществлении государственного метрологического надзора.

Экспертную поверку производят при возникновении спорных вопросов по метрологическим характеристикам, исправности средств измерений и пригодности их к применению.

Вся информация о поверках в ГОСТ 8.375 и ГОСТ 8.042.

Нормальные и рабочие условия применения средств измерений

Нормальными условиями применения средств измерений считаются условия, при которых зависимостью метрологических характеристик от изменения значений влияющих величин можно пренебречь.

Для многих типов средств измерений нормальными условиями считаются: температура – (293±5)К, относительная влажность – (65±15)%, напряжение в сети питания – 220В±10%.

Рабочие условия отличаются от нормальных более широким диапазоном изменения значений влияющих величин.

Классы точности средств измерения. Абсолютная, относительная и приведенная погрешности

Точность средства измерения – степень достоверности результатов измерений. Средства измерения, используемые в повседневной практике, делят по точности на классы.

Класс точности – обобщенная характеристика всех средств измерений данного типа, обеспечивающая правильность их показаний и устанавливающая оценку снизу точности показаний.

Классы точности нормируются стандартами и характеризуют свойства средств измерений, но не являются непосредственным показателем точности измерений, выполненных с помощью этих средств.

Обозначения классов точности на средства измерений наносятся на циферблаты, щитки и корпуса в виде заглавных букв латинского алфавита или римских цифр с добавлением условных знаков. Их смысл раскрывается в паспорте средства измерения. В большинстве случаев класс точности обозначают арабскими цифрами с добавлением какого-либо условного знака. Эти цифры устанавливают оценку снизу точности показаний, т.е. ниже этой точности прибор показания дать не может (при принятом уровне вероятности).

С учетом класса точности существует ряд правил, по которым высчитывается диапазон, в котором находится измеряемая величина:

1. Для средства измерений с равномерной или степенной шкалой нулевое значение входного (выходного) сигнала, у которых находится на краю или вне диапазона измерений, обозначение класса точности арабской цифрой из ряда (1; 1,5; 1,6; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6)·10ⁿ, где n=1,0,-1,-2 и т.д., означает, что значение измеряемой величины не отличается от того, что показывает указатель отсчетного устройства, более чем на соответствующее число процентов от верхнего предела измерений.

2. Если при тех же условиях нулевое значение находится внутри диапазона измерений, то значение измеряемой величины не отличается от того, что показывает указатель, больше чем на соответствующее классу точности число процентов от величины диапазона измерений прибора.

3. У средства измерения с установленным номинальным значением отличие измеряемой величины от той, что показывает указатель, не может превысить соответствующего числа процентов от номинального значения.

4. Если класс точности заключен в окружность 1,5 , то это значит, что проценты исчисляются непосредственно от того значения, которое указывает указатель.

5. Если класс точности указан в виде дроби (1/2, 0,02/0,01), то значение измеряемой величины не может отличаться от того, что показывает указатель более чем на величину А – абсолютной погрешности:

,

где: с – числитель дроби, d – знаменатель дроби в обозначении класса точности,

Х_n – верхний предел измерения на приборе;

Х – значение, показанное указателем прибора.

Погрешность средств измерений – важнейшая составляющая, от которой зависит качество измерений.

Погрешность (абсолютная) ΔХ – это разность показаний между показаниями прибора Х_п и истинными (действительными) значениями измеряемой величины Х:

ΔХ= Х_п-Х

Погрешности классифицируются:

• по способу выражения – абсолютные, относительные;

• по характеру проявления – систематические, случайные;

• по отношению к условиям применения – основные, дополнительные.

Наибольшее распространение получили метрологические свойства, связанные с первой группой погрешностей.

1. Погрешность, определяемая по формуле ΔХ= Х_п-Х, является абсолютной погрешностью.

2. Однако в большей степени точность средства измерения характеризует относительная погрешность (δ) (греческая строчная буква дельта). Это выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности к действительному значению физической величины:

,

где ΔХ – абсолютная погрешность;

Х – показания прибора.

3. Приведенная погрешность γ – относительная погрешность, определяемая выраженным в процентах отношением абсолютной погрешности измерительного прибора к нормирующему значению:

,

где: ΔХ – абсолютная погрешность;

Х_N – нормирующее значение – это условно принятое значение, равное верхнему пределу измерений или длине шкалы.

Практический смысл класса точности.

1. Поскольку класс точности является обобщенной характеристикой средств измерений, то его знание позволяет определить не точность конкретного измерения, а лишь указать пределы, в которых находится значение измеряемой величины.

2. Чем меньше число, обозначающее класс точности средства измерений, тем выше его точность. Обозначением класса точности служит допускаемая основная погрешность приборов, принадлежащих к этому классу: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5; 4.

3. Если абсолютная погрешность, обозначающая класс точности вдоль оси шкалы одинакова и постоянна, то относительная погрешность измерения в начале и конце шкалы существенно отличается. Поэтому желательно, чтобы значения измеряемой величины отсчетное устройство показывало во второй половине шкалы ближе к ее концу.

Погрешности прибора обусловливаются недостатками самого прибора и внешними влияниями. Приведенная погрешность, зависящая лишь от самого прибора, называется основной погрешностью. Нормальные рабочие условия — это температура окружающей среды 20°С (или та, которая обозначена на шкале прибора), нормальное рабочее положение прибора (указанное условным знаком на его шкале), отсутствие вблизи прибора ферромагнитных масс и внешних магнитных полей и прочие нормальные условия (номинальные: напряжение, частота тока, синусоидальная форма кривой тока и т. д.). Отклонение внешних условий от нормальных вызывает дополнительные погрешности.

Дополнительная погрешность — изменение действительного значения меры или показания прибора при отклонении одной из влияющих величин за пределы, установленные для нормальной области ее значений.

Наибольшая погрешность средства измерений, при которой оно может быть признано годным и допущено к применению, называется пределом допускаемой погрешности.

Пределы допускаемой абсолютной погрешности устанавливают по формулам:

Δ = ± а или Δ = ± (а + bх),

где х - значение измеряемой величины; a, b - положительные числа, не зависящие от х.

Пределы допускаемой приведённой основной погрешности определяют по формуле:

γ = Δ/ Х_Н = ±р%,

где Х_Н - нормирующее значение, выраженное в тех же единицах, что и х; р - отвлечённое положительное число, выбираемое из стандартизованного ряда значений (1·10^п; 1,5·10^п;..., 5·10^п ;..., где n = 1,0, -1, -2 и т.д.).

Для измерительных приборов с существенно неравномерной шкалой нормирующее значение устанавливают равным длине шкалы.

Пределы допускаемой относительной основной погрешности:

δ = (Δ/х)·100 = ±q% или δ = ±[с + d(Х_N/х - 1)]%,

где q - отвлечённое положительное число, выбираемое из стандартизованного ряда значений;

Х_N - больший по модулю из пределов измерений (или сумма модулей пределов измерения для приборов с нулём посредине);

с, d - положительные числа, выбираемые из стандартизованного ряда (верхнее и нижнее значения класса точности);

х - показание прибора.

Пределы допускаемых дополнительных погрешностей, как правило, устанавливают в виде дольного значения предела допускаемой основной погрешности.

Точность измерения - это величина, обратная погрешности. Она может быть выражена количественно как обратная величина модуля относительной погрешности. Например, если погрешность измерения ±0,01, то точность измерения равна 100. Если погрешность составляет 2·10^-5, то точность его 5·10⁴.