1.8 Система передачи размеров единиц физических величин от эталонов рабочим си. Поверочные схемы

Для обеспечения единства измерений необходима тождественность единиц, в которых проградуированы все СИ одной и той же физической величины. Это достигается путем точного воспроизведения и хранения установленных единиц физической величины и передачи их размеров применяемым СИ.

Воспроизведение, хранение и передача размеров единиц осуществляется с помощью эталонов.

2. Технические характеристики поверяемого прибора

В качестве поверяемого рабочего средства измерений (РСИ) выберем цифровой измеритель твердости металлов ТН-130 [7].

Твердомер TH-130 может автоматически вести пересчет измерений в единицах Либа в единицы твердости по Бринеллю, Роквеллу, Виккерсу или Шору и хранить их в памяти процессора. Прибор объединяет в одном корпусе ударное устройство и процессор обработки данных, не используя разъемы и соединительные провода. Это позволяет сочетать приемущества компактного прибора (удобства переноски и простоты в использовании) с высокой надежностью и широким диапазоном измерений. Идеально подходит для заводских и полевых условий.

Области применения: измерение твердости на внутренней поверхности прессформы и трубопроводов, твердость тяжелых и больших заготовок, твердость подшипников и их частей.  Используется для проведения регулярных профилактических обследований, идентификации материалов.

Внешний вид твердомера показан на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Внешний вид твердомера ТН-130.

Основные технические характеристики твердомера ТН-130 представлены в табл. 2.1.

Табл. 2.1.

Основные технические характеристики твердомера ТН-130

№	Наименование характеристики	Значение
1	Предельное значение измеряемой твердости, HRC	70
2	Разрешающая способность, HLD, HR, HRC	±1
3	Погрешность измерения, HLD, HR, HRC	±1
4	Предельное значение измеряемой твердости, HV	1000
5	Погрешность измерения, HV	±30
6	Напряжение питания, В	6

Зная абсолютную погрешность измерения твердости находим класс точности прибора:

Как видно, класс точности поверяемого твердомера равен =0,15.

3. Составление поверочной схемы

Составим для выбранного рабочего средства измерения – твердомера ТН-130 локальную поверочную схему.

Локальная поверочная схема – поверочная схема, распространяющаяся на все средства измерений данной величины, применяемые в регионе, ведомстве, отрасли, объединении предприятий, или в отдельном предприятии (организации). Вершиной локальной поверочной схемы является исходное для данного предприятия, группы предприятий, ведомства или региона образцовое средство измерений или рабочий эталон.

Так как поверяемым прибором является термометр, то при составлении локальной поверочной схемы необходимо руководствоваться требованиями ГОСТ 8.063-2007 [5]. Государственная поверочная схема, приведенная в ГОСТ 8.063-2007 будет являться эталоном для разработки локальной поверочной схемы твердомера.

Для оценки числа ступеней поверочной схемы определим минимально возможное и максимально допустимое число ступеней.

Минимальное число ступеней поверочной схемы определим по следующей формуле [6, стр. 113]:

(3.1.)

где:

– общее число средств измерений, для которых составляется поверочная схема;

– число средств измерений, которое может быть поверено в течение межповерочного интервала по эталону или исходному образцовому средству измерений.

Согласно требованиям технического задания на курсовую работу общее число средств измерений составляет =300, а число средств измерений, которое может быть поверено в течение межповерочного интервала по эталону или исходному образцовому средству измерений, составляет =150. Подставим указанные численные значения в (3.1.) и определим минимальное число ступеней поверочной схемы:

Округляя до ближайшего целого, получаем m_min=3.

Максимальное число ступеней поверочной схемы определяют по формуле:

(3.2.)

где:

– отношение доверительной погрешности эталона к пределу допускаемой погрешности рабочего средства измерений, поверяемому по низшему разряду образцовых средства измерений;

– расчетное отношение пределов допускаемых погрешностей образцового и поверяемого средства измерений составляющих соседние ступени поверочной схемы или максимальное отношение, требуемое по стандарту общих технических требований или методов и средств поверки.

Определим величину . Это можно сделать по следующей формуле:

(3.3.)

где:

– предел допускаемой погрешности образцового средства измерений, по которому выполняется поверка;

– предел допускаемой погрешности поверяемого средства измерений.

Учтем что в [5] указывается не относительная погрешность в процентах, а абсолютная погрешность в единицах измерения твердости по шкале Виккерса (HV). Поэтому для поверяемого твердомера принимаем =30 – предельную погрешность измерения.

По государственной поверочной схеме средств измерения твердости металлов по шкале Виккерса [5] определяем что для образцового средства измерения (рабочий эталон 1-го разряда) – эталонная мера твердости предел допускаемой погрешности должен быть равен 1…3 HV. Подставляем в (3.3.) подставляем =30 и =1:

По [5] определяем погрешность государственного эталона =0,5 HV. Тогда величина будет равна:

(3.4.)

Находим максимальное число ступеней поверочной схемы по (2.4.):

Получаем следующее неравенство:

(3.5.)

Как видно, число ступеней поверочной схемы можно принять m=3.

Составляем локальную поверочную схему, которая представлена в приложении.

При трех ступенях передачи единицы измерений начальным эталоном (рабочим эталоном 2-го разряда) будет является мера твердости значением 100 – 600 HV с допустимой погрешностью не более ₀=10 HV.

Методом передачи информации, согласно [5], может быть только метод прямых измерений с погрешностью не более _с0=0,1%.

В качестве рабочего эталона первого разряда используем эталонную меру твердости значением 100 – 600 HV с допустимой погрешностью не более ₀=3 HV..

Методом передачи информации, согласно [5], может быть только метод сличения при помощи компаратора с погрешностью не более _с0=0,01%.

Для поверки РЭ 1-го разряда используется государственный эталон твердости диапазоном 100…1000 HV с погрешностью не более ₀=0,5 HV.

Методом передачи единицы измерения будет метод косвенных измерения [5] при допустимой погрешности не более _с0=0,001%.