Метрология, стандартизация и сертификация
Метрология и ее значение в деятельности человеческого общества. Структура государственной метрологической службы России. Физические величины и единицы их измерения. Погрешности результатов и средств измерений. Назначение и принципы юстировочных устройств.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | методичка |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 11.04.2014 |
| Размер файла | 1,3 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Косвенные измерения в ряде случаев позволяют получить более точные результаты, чем прямые измерения. Например, погрешности прямых измерений углов угломерами на порядок ниже погрешностей косвенных измерений углов с помощью синусных линеек.
Совокупные измерения -- это проводимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомые значения величин определяют путем решения системы уравнений, получаемых при измерениях различных сочетаний этих величин.
Например, необходимо определить размеры физических величин А1, А2 и А3, но не имеется средств, которые дали бы возможность измерить непосредственно эти величины, а имеются средства, позволяющие определить суммы любых двух из указанных величин. Тогда, измеряя различные сочетания величин, получим:
где а, b и с -- результаты измерения соответствующих пар размеров величины. Решив эту систему уравнений, можно определить величины А1, А2 и А3.
При этом число уравнений системы не должно быть меньше числа искомых величин. Наиболее простым примером совокупных измерений служит определение массы отдельных гирь набора, когда известна масса одной из них. Искомые массы находят по результатам прямых сравнений масс различных сочетаний гирь.
Совместные измерения -- это проводимые одновременно измерения двух или нескольких неодноименных величин для определения зависимости между ними. Например, на основании ряда одновременных измерений приращения длины образца в зависимости от изменений его температуры (полученных в результате измерений) определяют коэффициент линейного расширения образца.
Например, при определении модуля упругости бетона измеряют напряжения в бетоне при различных значениях относительной деформации ; далее рассчитывают начальный модуль упругости при напряжении, равном 0,2 предела прочности.
2. Методы измерений и контроля
Метод измерений -- это прием или совокупность приемов использования принципов и средств измерений, т.е. совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений.
Все без исключения методы измерений являются разновидностями одного единственного метода -- метода сравнений с мерой, при котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой (однозначной или многозначной).
Принципы измерений -- это совокупность физических явлений или эффектов, положенные в основу измерения тем или иным типом средств измерений.
Метод измерений обычно обусловлен устройством средств измерений.
Различают следующие основные методы измерений: непосредственной оценки, сравнения с мерой, дифференциальный, нулевой, контактный и бесконтактный.
Метод непосредственной оценки -- метод измерений, в котором значение величины определяют непосредственно по отсчетному устройству показывающего измерительного прибора. Например, измерение размера с помощью штангенциркуля или микрометра, силы электрического тока амперметром и т. п.
Метод сравнения с мерой -- метод измерений, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. Например, измерение массы на рычажных весах с уравновешиванием гирями (мерами массы с известными значениями).
Нулевой метод измерений -- метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия измеряемой величины и меры доводят до нуля. Например, измерение сопротивления с помощью моста сопротивлений.
Метод измерения замещением -- метод сравнения с мерой, в котором измеряемую величину замещают мерой с известным значением величины. Например, на чашку весов, предназначенную для взвешивания массы, устанавливают полный комплект гирь и уравновешивают весы произвольным грузом. Затем на чашку с гирями помещают взвешиваемую массу и снимают часть гирь для восстановления равновесия. Суммарное значение массы снятых гирь соответствует значению взвешиваемой массы (способ Д.И. Менделеева).
Метод измерений дополнением -- метод сравнения с мерой, в котором значение измеряемой величины дополняется мерой этой же величины с таким расчетом, чтобы на прибор воздействовала сумма, равная заранее заданному значению.
Дифференциальный метод измерений -- метод измерений, при котором измеряемая величина сравнивается с однородной величиной, имеющей известное значение, незначительно отличающееся от измеряемой величины, при котором измеряется разность между этими двумя величинами. В этом случае относительная погрешность Дx измеряемой величины х будет равна
где Дм -- относительная (отнесенная к номинальному значению меры xм) погрешность калибровки меры; Ди -- инструментальная погрешность прибора (а = х -- хм).
При малых а влияние Ди на точность результата измерений может быть сведена к нулю. Этот метод нашел широкое распространение в поверке.
Контактный метод измерений -- метод, основанный на том, что чувствительный элемент прибора приводится в контакт с объектом измерения. Например, контроль температуры термометром.
Бесконтактный метод измерения -- метод, основанный на том, что чувствительный элемент прибора не приводится в контакт с объектом измерения. Например, измерение температуры пирометром.
Выбор того или иного метода измерений определяется назначением их результатов и требованиями к точности.
3. Методы контроля
Существует принципиальная разница между “измерением” и “контролем”, хотя при этом используются одни и те же методы. Все зависит от задачи, решаемой путем применения данной операции.
Если требуется знать значение величины, т.е. число, которое затем используется для характеристики материала, конструкции в расчетах и пр., то данную операцию следует отнести к измерениям. Контроль - это результат суждения, заключения “годен -- не годен”, и при контроле решаются другие типы задач, чем при измерении.
Общие особенности “измерений”, имеющие теоретическое и практическое значение:
-- единство методологии оценки степени достижения цели измерений, которое обобщается научной дисциплиной “метрология”;
-- общность цели -- количественная оценка свойств объектов измерений именно в тех условиях, в которых объекты находятся при проведении измерений;
-- первичная информация о свойствах материала получается в результате непосредственного взаимодействия специального измерительного прибора с объектом информации;
-- общность этапов подготовки к данному виду измерений;
-- общность метрологической методологии достижения цели измерений (погрешности измерений), что является основной фундаментальной особенностью измерений.
Различают методы контроля: дифференцированные, комплексные, разрушающие и неразрушающие.
Дифференцированный (поэлементный) метод контроля состоит в независимой проверке каждого параметра изделия в отдельности.
Комплексный метод контроля -- заключается в одновременной проверке суммарной погрешности нескольких параметров.
Дифференцированный метод позволяет выявить причины брака изделий, а комплексный метод обеспечивает проверку взаимозаменяемости изделий в конструкциях.
Примерами разрушающих методов контроля качества изделий являются испытания строительных материалов на изгиб, сжатие, растяжение. Примером неразрушающих методов контроля является лазерная, ультразвуковая и акустическая дефектоскопия бетона, стекла, керамики и других строительных материалов.
Все методы контроля, как и методы измерений, могут осуществляться контактным способом, при котором измерительные поверхности прибора взаимодействуют с проверяемыми изделиями, или бесконтактным способом.
Метрологическое обеспечение контроля и испытаний определяется метрологическим обеспечением измерений. Методы контроля и испытаний, разрабатываемые в соответствии с требованиями ГОСТ Р 1.5 должны обеспечивать получение воспроизводимых результатов с заданной точностью. От уровня метрологического обеспечения зависит объективная проверка, оценка значений параметров продукции, установленным на нее НД требованиям.
При разработке порядка испытаний и контроля необходимо указывать способ отбора проб; например, отбор средней пробы для анализа сыпучего сырьевого материала методом квартования; количество пробы, а также последовательность проведения операций контроля и видов испытаний с учетом воздействия внешних факторов.
При осуществлении испытаний используются средства испытаний, в состав которых входит испытательное оборудование и средства измерений значений параметров, режимов испытаний и испытуемой продукции.
В области строительных материалов стандартизованы методы и средства измерений, предназначенные для определения: химического, минералогического, фазового состава материала; структуры материала, в том числе твердого вещества и поровового пространства; показателей качества, установленных стандартами (физические величины -- плотность, термостойкость, термопроводность и прочее; технические характеристики -- химическая устойчивость, морозостойкость, износоустойчивость и прочее).
При этом недопустима стандартизация методов, которые требуют средств измерений, не прошедших государственных испытаний, либо не выпускаются серийно и не имеют метрологического обеспечения.
Лекция № 7
ПОГРЕШНОСТИ РЕЗУЛЬТАТОВ И СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ
1. Понятие точности измерения
На протяжении всей истории своего существования человечество стремилось к абсолютной точности определения значений физических величин.
Д.И. Менделеев - основоположник отечественной метрологии, ученый хранитель «Депо образцовых мер и весов», которое было создано в 1835 году при Петербургском монетном дворе, говорил: «Наука начинается с тех пор, как начинают измерять». Еще более образно высказывание основоположника английской метрологии Джозефа Томсона: «Каждая вещь известна лишь в той степени, в какой ее можно измерить».
Действительно, повышение точности измерений - это путь к открытиям. Мир познаваем, но возможности его познания ограничены точностью средств измерений. Поэтому, требования к точности измерения, необходимой для расширения наших знаний безграничны.
Согласно ИСО-10012-1-92, точность измерений - степень совпадения результатов измерения и истинного (действительного) значения измеряемой величины.
Состояние современной измерительной техники и методов обработки результатов позволяют добиваться очень большой точности результатов измерений. Однако пути повышения точности сложны, во многих случаях трудоемки и требуют длительного времени. Поэтому мнение о том, что чем точнее измерение, тем лучше, во многих случаях не оправдано.
Высочайшие точности измерений требуют применения вероятностных статистических методов и других знаний кибернетики. Это увеличивает число требуемых измерений и приводит к необходимости автоматизации измерений.
Уровень точности, к которой следует стремиться, определяется критерием целесообразности и конкретными условиями.
Например, при обследовании здания, в котором появилась трещина, вряд ли есть смысл и целесообразность измерять ее величину с точностью до мкм и применять сложное оборудование.
Действительное значение величины наиболее точно на данном этапе развития измерительной техники. Чем точнее прибор, тем меньше разность измеренного и действительного значений, но тем сложнее прибор и дороже.
Поэтому в зависимости от измеряемого параметра и требований, предъявляемых к данному виду измерений, следует подбирать метод, способ и прибор. Измеряй как можно точно, но не точнее, чем это нужно. Выбор метода и средства измерений определяется также целью; например, измерение температуры в бытовом помещении термометром, а в стекловарении или цементной печи оптическим пирометром или термопарой.
Проблема повышения надежности строительной продукции может решаться только на основе получения полной и достоверной измерительной информации о параметрах, определяющих их надежность.
Предельные технические и метрологические характеристики средств измерений должны быть существенно выше максимальных требований, предъявляемых сегодня строительством и промышленностью строительных материалов.
2. Основные виды погрешностей измерения.
Говоря о точности, мы всегда подразумеваем неточности, которые принято называть погрешностями измерений. Стремясь повысить точность результата измерения, мы стремимся уменьшить его неточности, погрешности, как можно ближе подойти к истинному значению измеряемой величины.
Причины возникновения погрешностей определяются совокупностью большого числа факторов, под влиянием которых складывается суммарная погрешность измерения. Эти погрешности являются следствием многих причин: несовершенство методов измерений, технических средств, применяемых при измерениях, недостаточная тщательность проведения и обработки результатов измерений вследствие недостаточного профессионализма наблюдателя, а также его органов чувств, воздействие внешних влияний, переменных и постоянных.
Погрешность измерения -- отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины. На практике всегда имеют дело с оценкой погрешности измерений с некоторой доверительной вероятностью, так как истинное значение величины определить невозможно. Погрешность измерения может быть представлена в виде: абсолютной погрешности, выраженной в единицах измеряемой величины, или в виде относительной погрешности. Абсолютная погрешность результата измерения - это алгебраическая разность между полученными при измерении и истинным значением искомой величины. Абсолютная погрешность обычно выражается в единицах измеряемой величины.
По зависимости абсолютной погрешности от значений измеряемой величины различают погрешности:
- аддитивные, погрешности, не зависящие от измеряемой величины;
- мультипликативные, которые прямопропорциональны измеряемой величине;
- нелинейные, погрешности, имеющие нелинейную зависимость от измеряемой величины.
Эти погрешности применяют в основном для описания мерологических характеристик средств измерений.
Относительная погрешность - отношение абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины. Относительную погрешность обычно выражают в процентах или в относительных величинах. Понятие относительной погрешности применимо для величин, описываемых шкалами отношений и разностей.
По влиянию на результаты измерений различают:
систематическую погрешность - составляющую погрешности измерения, остающуюся постоянной или закономерно изменяющуюся при повторном измерении одной и той же величины. Систематическую погрешность обычно устраняют путем введения поправок, которые делаются на основе таблиц, составленного для каждого измерительного прибора с использованием рабочих средств измерений;
случайную погрешность - составляющую погрешности измерения, изменяющуюся случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины. Случайную погрешность прибора предсказать невозможно, ее определяют и учитывают статистическими методами;
грубую погрешность - погрешность измерения, существенно превышающую ожидаемую при данных условиях погрешность. К грубым погрешностям относятся промахи - погрешности, зависящие от наблюдателя и связанные с неправильным обращением со средствами измерений, неверным отсчетом показаний или ошибками при записи результатов, т.е. промахи чаще всего - результат субъективной погрешности (ошибки).
По причине возникновения погрешности разделяются на инструментальные, методические и субъективные.
Инструментальная (приборная, аппаратная) погрешность средства измерения определяется несовершенством средств измерений, конструктивно-технологическими особенностями средства измерения, влиянием внешних условий.
Инструментальные погрешности могут быть систематическими и случайными. Этот вид погрешности является одним из наиболее существенных составляющих погрешности. Инструментальные погрешности, являющиеся следствием износа, старения или неисправности средств измерений, называются прогрессирующими систематическими погрешностями. Как правило, они измеряются закономерно, возрастая со временем эксплуатации средств измерений.
Методическая погрешность заложена в методе, т.е. в теоретической основе измерений. В большинстве случаев эти погрешности относятся к систематическим.
Субъективная погрешность возникает вследствие индивидуальных особенностей операторов, производящих измерения (квалификация, степень внимательности, сосредоточенности). Одной из причин субъективной погрешности является параллакс - это кажущееся смещение объекта, вызванное изменением точки наблюдения; например, отсчет при наблюдении левым и правым глазом. Чаще всего субъективные погрешности относятся к случайным, но некоторые из них могут быть систематическими.
Рис.7.1. Статистическая (ст) погрешность и динамическая (); - время измерения физической величины х.
По характеру изменения физической величины погрешности средства измерения разделяются на статические и динамические.
Статическая погрешность - когда измеряемая величина за время измерения не изменяется (рис.7.1,а). Абсолютная погрешность в этом случае также остается постоянной.
Динамическая погрешность возникает преимущественно в том случае, если прибор не успевает реагировать на изменения входного сигнала. Этот вид погрешности представляется разностью между погрешностью средства измерения в динамическом режиме и его статистической погрешностью в данный момент измерения (рис.7.1,б).
3. Погрешности средств измерений
Погрешность средства измерений -- разность между показанием средства измерений и истинным (действительным) значением измеряемой величины. Для меры роль показания выполняет ее номинальное или паспортное значение. Для рабочего средства измерения за действительное значение измеряемой величины принимают показание образцового средства измерений, для образцового средства измерений -- значение, полученное с помощью эталона. Погрешности средства измерений различаются: по характеру проявления -- систематические и случайные; по способу выражения -- абсолютные, относительные, приведенные (относительные погрешности, отнесенные к условно принятому значению величины, постоянному во всем диапазоне измерений или в части диапазона, например, к последнему делению шкалы стрелочного прибора); по отношению к условиям применения -- основные и дополнительные. Основная погрешность -- погрешность при проведении измерений в нормальных условиях, дополнительная -- изменение значения погрешности из-за воздействия влияющих величин при отклонении условий проведения измерений от нормальных. Погрешность измерения при проведении поверки средства измерений называется погрешностью поверки.
У всех средств измерения погрешности нормированы. Пределы допустимой погрешности - экстремальные значения погрешности, допускаемые техническими условиями, правилами, инструкциями для данного измерительного прибора.
Установленный диапазон измерения - совокупность значений измеряемой величины, для которых погрешность измерительного прибора должна лежать в установленных пределах.
Согласно международному стандарту ИСО-10012-1-92, влияющая величина - величина, которая не является объектом измерений, но оказывает влияние на значение измеряемой величины или на показания измерительного прибора, например, окружающая температура.
В большинстве НД на средства измерений к нормальным относятся следующие внешние условия:
температура окружающей среды 293К 5К;
относительная влажность 65% 15%;
атмосферное давление 101,3 кПа 4 кПа (750 мм рт.ст. 30 мм рт.ст.)
Для отдельных средств измерений указываются рабочие условия, в пределах которых допускается эксплуатировать данное средство измерений с гарантированными метрологическими характеристиками.
При измерениях и оценке погрешностей важно учитывать чувствительность прибора, которая равна отношению изменения сигнала на выходе прибора к вызвавшему его изменению измеряемой величины. Большей чувствительностью обладает тот прибор, который реагирует на меньшие сигналы.
Погрешность измерения нельзя путать с ошибкой измерения, хотя в литературе часто отождествляются эти два понятия. Практически мы всегда замещаем истинное значение измеряемой величины значением наиболее близким к истинному; настолько близким, насколько это может удовлетворять нас в каждом конкретном случае. Поэтому результат измерения дает нам только приближенное значение измеряемой величины. И оценить степень этого приближения мы можем тоже приближенно.
Погрешность измерения нельзя назвать ошибкой измерения, так как в данных условиях с применением данных средств измерения мы не можем измерять точнее. Абсолютная точность никогда не может быть достигнута.
Ошибкой измерения можно назвать ошибку, допущенную экспериментатором и обнаруженную при контрольных измерениях. Ошибку измерения можно устранить, а погрешность совсем устранить нельзя, даже вводя поправку. Погрешность можно лишь уменьшить с помощью специальных методов.
Постоянные систематические погрешности часто известны и их значения в виде поправок указаны в НД на средства измерения; их значения учитываются в каждом из результатов измерений.
Поправка - величина, которая при алгебраическом сложении с некорректируемым результатом измерения компенсирует предполагаемую систематическую погрешность. Поправка равна систематической погрешности, взятой с обратным знаком. Поскольку систематическая погрешность не может быть точно известна, поправка зависит от недостоверности.
Систематические погрешности наиболее просто выявить путем сопоставления результатов измерений физической величины, проведенных с помощью исследуемого прибора и эталонного прибора. По результатам измерений систематическая погрешность может быть определена, как разность между значениями измеряемых величин:
сист = Хиссл. СИ - Хэталона
Если систематическая погрешность средства измерений близка к нулю, т это характеризует качество измерений как правильное.
Случайная погрешность в отличие от систематической не может быть исключена из результата измерений, но ее влияние можно уменьшить с помощью многократных измерений физической величины с последующим определением характеристик случайных погрешностей методами математической статистики.
В основе знаний лежит наблюдение измерения. Однако единичное наблюдение может нести много особенностей, не отражающих общей природы явления. Для обнаружения общей закономерности, которой подчиняется явление, или для нахождения действительного значения измеряемой величины, необходимы многократные наблюдения или измерения в одинаковых условиях.
Например, взвешивая вещество на аналитических весах много раз, всегда получают близкие, но все же различные результаты, вследствие случайных погрешностей, которые нельзя предвидеть. Но если определенным образом систематизировать результаты измерений, то окажется, что в их изменении имеется определенная закономерность.
4. Математическая обработка результатов измерений
Математическая статистика - это раздел математики, изучающий методы сбора, систематизации и обработки результатов наблюдений или измерений с целью выявления существующих закономерностей. Методы математической статистики основываются на ограниченном, выборочном числе наблюдений или измерений.
Выбор числа измерений в основном зависит от однородности исследуемого материала, чувствительности прибора, случайных и субъективных погрешностей метода и оператора. Например, согласно ГОСТу, для получения среднего значения светопропускания бесцветных стеклянных блоков достаточно трехкратного измерения. Вследствие наличия дефектов на поверхности матового стекла для получения среднего значения действительной величины прочности на изгиб требуется испытать до 100 образцов, но не менее 10, та как «размах» колебаний значений очень велик.
Полный химический анализ сырьевых материалов, например, песка, поставляемых по ГОСТу, выполняется из двух параллельных проб Но чтобы получить среднее значение содержания отдельных компонентов во вторичных продуктах производств, обладающих многокомпонентностью и неоднородностью, требуется статистическая обработка результатов анализов за несколько лет; количество таких анализов часто составляет несколько сотен. При использовании вторичных продуктов в промышленности строительных материалов целесообразно предварительно их усреднить, а затем производить анализ усредненной партии этого сырья.
Из полученных результатов составляются так называемые вариационные ряды. При измерениях в области строительства и строительных материалов вариационные ряды чаще всего имеют однотипный характер, т.е. имеют различные значения одного признака, которые концентрируются вокруг средней величины.
Средняя величина определяется только для качественно однородных измерений; она является как бы «представителем» всего ряда измерений.
Различают несколько видов средних величин: арифметическая, геометрическая, гармоническая, квадратическая, кубическая и т.д.
Наиболее распространенной величиной является средняя арифметическая. Свойство, определяющее среднюю арифметическую, формулируется следующим образом: сумма результатов измерений Хi должна остаться неизменной, если каждое из них заменить средней арифметической , т.е.
.
Так как - const, то . Отсюда получаем следующую формулу для вычисления средней арифметической по данным измерений:
Например, при измерении микротвердости материала на твердомере типа ПМТ производится не менее 10 измерений (n) диагоналей отпечатков с последующим пересчетом на значение микротвердости каждого измерения (Hi). Среднее арифметическое значение физической величины:
.
Абсолютная ошибка для каждого измерения:
.
Относительная ошибка:
.
Среднее квадратичное отклонение S вычисляется по формуле:
.
Достоверность характеризует степень доверия к результатам измерений. Каждый из результатов измерений содержит какую-то погрешность, которую в общем случае можно выразить уравнением
i = xi - А
где i - погрешность результата i-того измерения;
хi - результат измерения в виде числового значения измеряемой величины, полученной при измерении;
А - истинное значение измеряемой величины.
Таким образом, при проведении измерений с использованием наиболее точных средств измерений, соответствующих эталонов и современных методов истинное значение измеряемой величины остается неизвестным; также неизвестно, какой результат наиболее близок к истинному. Уточнение измерений только асимптотически приближает к значению истинной величины, поэтому и числовое значение погрешности также остается неизвестным. Достоверность оценки погрешностей определяется с использованием законов вероятностей и приемов математической статистики.
Теория вероятностей дает метод оценки степени приближения результата измерения к истинному значению измеряемой величины, дает возможность оценивать вероятные границы погрешностей, за пределы которых они не выходят. Оценка эта дается не с 100 %-ной достоверностью, а несколько меньшей.
Суммарное влияние недостоверностей измерения на каждой последовательной стадии в цепи поверок должно учитываться для каждого измерительного эталона и единицы оборудования, которые проходят подтверждение. Если общая недостоверность такова, что значительно снижает возможность проведения измерений в пределах допустимой погрешности, должны быть приняты соответствующие меры. Данные значительных составляющих общей недостоверности, а также метод объединения этих составляющих, необходимо зарегистрировать.
Лекция № 8
ПОВЕРКА СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ И АТТЕСТАЦИЯ ИСПЫТАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
1.Межповерочные интервалы
Измерительное оборудование, в том числе измерительные эталоны, должно подтверждаться через соответствующие интервалы времени, установленные на основе его стабильности, назначения и применения.
Интервалы должны быть такими, чтобы новое подтверждение проводилось до появления любого изменения в точности, имеющего существенное значение для применения оборудования. В зависимости от результатов поверок при предыдущих подтверждениях интервалы между подтверждениями при необходимости должны быть сокращены, чтобы гарантировать сохранение точности.
Интервалы между подтверждениями нельзя удлинять, если в результате поверок при предыдущих подтверждениях не сохраняется уверенность в том, что такое действие не скажется отрицательно на точности измерительного оборудования.
Необходимо иметь специальные объективные критерии, на которых основываются решения, связанные с выбором временных интервалов. При выборе интервалов подтверждения необходимо учитывать все соответствующие данные, в том числе данные системы статистического контроля за производственным процессом.
Факторы влияющие на частоту интервалов подтверждения:
тип оборудования;
рекомендации изготовителя;
данные о тренде, полученные по результатам предыдущих поверок;
журнал записи проведения технического ухода и обслуживания;
напряженность и жесткость режимов эксплуатации;
тенденции к износу и дрейфу характеристик;
частота проведения перекрестных проверок по другому измерительному оборудованию, в частности по измерительным эталонам;
частота проведения и обязательность контрольных поверок внутри организации;
условия окружающей среды;
искомая точность измерения;
штраф за неправильно измеренную величину, в результате деятельности измерительного оборудования.
Первоначальный выбор интервалов времени между подтверждениями основывается на так называемой инженерной интуиции и сведениям об интервале подтверждения, которые используются другими лабораториями.
При этом учитываются следующие факторы:
рекомендации изготовителя оборудования;
напряженность и жесткость режимов эксплуатации;
влияние условий окружающей среды;
искомая точность измерений.
Однако данный метод не может быть достаточно надежным. Для пересмотра интервалов подтверждения существует несколько методов.
Метод 1 - автоматическая или ступенчатая регулировка, когда после каждого подтверждения последующий интервал увеличивают, если установлено, что показатели единицы оборудования укладываются в допустимом пределе; или уменьшают, если обнаруживают, что показания выходят за эти пределы.
Метод 2 - контрольная карта, когда по результатам каждого подтверждения отбирают одинаковые поверочные точки, строят графики зависимости от времени, по которым рассчитывают разброс и дрейф попаданий.
Метод 3 - календарное время; устанавливается для групп измерительного оборудования, распределенных на основе сходства их конструкций и предполагаемых сходных значений надежности и стабильности.
Метод 4 - "эксплуатационное время", когда интервал между подтверждениями выражают в часах эксплуатации.
Метод 5 - испытания в ходе работы или метод "черного ящика", представляет собой вариант методов 1 и 2; при этом критические параметры проверяются достаточно часто (раз в день или даже чаще) с помощью переносного поверочного устройства или специального "черного ящика", контролирующего выбранные параметры. Метод применим для сложных приборов и испытательных установок, очень подходит для оборудования в географических регионах, удаленных от поверочных лабораторий.
Более детально методы определения интервалов подтверждения измерительного оборудования даны в приложении А к ИСО 10012-1.
2. Поверка средств измерений
Метрологическое подтверждение - совокупность необходимых операций, гарантирующих, что единица измерительного оборудования находится в состоянии соответствия требованиям к его назначению.
Все измерительные эталоны, используемые в системе подтверждения, должны иметь сертификаты, протоколы или формы для записи данных оборудования, удостоверяющие источник получения, дату, недостоверность измерения и условия, для которых были получены результаты. Каждый документ должен быть подписан уполномоченным лицом, удостоверяющим правильность результатов.
Правильное прослеживание может быть достигнуто за счет применения принятых значений естественных физических постоянных (например, температур фазовых периодов), стандартных образцов, методик самоповерки пропорционального типа и составных шкал. Результирующая недостоверность может быть больше, чем при прямом сравнении с международными или государственными измерительными эталонами.
Доступ к регулировочным устройствам на измерительное оборудование, установка которых влияет на рабочие характеристики, должен быть опломбирован или защищен другим способом на соответствующей стадии подтверждения, чтобы предотвратить вмешательство неуполномоченных на это сотрудников.
Цель периодического повторного подтверждения измерительного оборудования состоит в гарантии того, что оборудование не претерпело ухудшения точности, и в предотвращении использования его, если существует значительная вероятность получения ошибочных результатов измерений.
Система подтверждения. В рабочем состоянии должна поддерживаться документально оформленная система для управления, подтверждения соответствия установленным требованиям и эксплуатации измерительного оборудования, включая измерительные эталоны, используемые для демонстрации соответствия установленным требованиям.
Система подтверждения должна:
гарантировать функционирование такого измерительного оборудования в соответствии с его назначением;
обеспечивать предотвращение превышения допустимых погрешностей измерения путем немедленного обнаружения дефектов и своевременных действий по их устранению;
полностью учитывать все относящиеся к ней данные, в том числе данные любой системы статистического контроля производственного процесса.
Для каждой единицы измерительного оборудования должен быть назначен компетентный сотрудник в качестве официального уполномоченного, чтобы гарантировать, что подтверждения произведены в соответствии с данной системой и оборудование находится в удовлетворительном состоянии.
Измерительное оборудование должно быть стандартизировано на любой другой вид продукции, а также подвергаться периодической поверке и проверке.
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 Росстандартом страны.
Поверка средств измерений - установление органом государственной метрологической службы (или другим официально уполномоченным органом, организацией) пригодности средства измерений к применению на основании экспериментально определяемых метрологических характеристик и подтверждения их соответствия установленным обязательным требованиям.
Поверку исходных эталонов органов государственной метрологической службы и уникальных средств измерений (которые не могут быть поверены этими органами) осуществляет ГНМЦ (по специализации).
Поверке подвергают средства измерении, подлежащие государственному метрологическому контролю и надзору.
При поверке используют эталон. Поверку проводят в соответствии с обязательными требованиями, установленными нормативными документами по поверке. Поверку проводят специально обученные специалисты, аттестованные в качестве поверителей органами Государственной метрологической службы.
Результаты поверки средств измерений, признанных годными к применению, оформляют выдачей свидетельства о поверке, нанесением поверительного клейма или иными способами, установленными нормативными документами по поверке.
Другими официально уполномоченными органами, которым может быть предоставлено право проведения поверки, являются аккредитованные метрологические службы юридических лиц. Аккредитация на право поверки средств измерений проводится уполномоченным на то государственным органом управления
Виды поверок
Первичная поверка средств измерений - поверка, выполняемая при выпуске средства измерений из производства или после ремонта, а также при ввозе средства измерений из-за границы партиями, при продаже.
Периодическая поверка средств измерений - поверка средств измерений, находящихся в эксплуатации или на хранении, выполняемая через установленные межповерочные интервалы времени.
Примечание -- Межповерочные интервалы для периодической поверки устанавливаются нормативными документами по поверке в зависимости от стабильности того или иного средства измерений и могут устанавливаться от нескольких месяцев до нескольких лет.
Внеочередная поверка средств измерений - поверка средства измерений, проводимая до наступления срока его очередной периодической поверки.
Примечание -- Необходимость внеочередной поверки может возникнуть вследствие разных причин: ухудшение метрологических свойств средства измерений или подозрение в этом, нарушение условий эксплуатации, нарушение поверительного клейма и др.
Инспекционная поверка средств измерений - поверка, проводимая органом государственной метрологической службы при проведении государственного надзора за состоянием и применением средств измерений.
Комплектная поверка средств измерений - поверка, при которой определяют метрологические характеристики средства измерений, присущие ему как единому целому.
Поэлементная поверка средств измерений - поверка, при которой значения метрологических характеристик средств измерений устанавливаются по метрологическим характеристикам его элементов или частей.
Примечания-- Поэлементную поверку обычно проводят для измерительных систем или измерительных установок, когда неосуществима комплектная поверка
Выборочная поверка средств измерений - поверка группы средств измерений, отобранных из партии случайным образом, по результатам которой судят о пригодности всей партии.
Калибровка средств измерении - совокупность операций, устанав-ливающих соотношение между значением величины, полученным с помощью данного средства измерений и соответствующим значением величины, определенным с помощью эталона с целью определения действительных метрологических характеристик этого средства измерений.
Примечания
. Калибровке могут подвергаться средства измерений, не подлежащие государственному метрологическому контролю и надзору.
. Результаты калибровки позволяют определить действительные значения измеряемой величины, показываемые средством измерений, или поправки к его показаниям, или оценить погрешность этих средств. При калибровке могут быть определены и другие метрологические характеристики.
. Результаты калибровки средств измерений удостоверяются калибровочным знаком, наносимым на средства измерений, или сертификатом о калибровке, а также записью в эксплуатационных документах. Сертификат о калибровке представляет собой документ, удостоверяющий факт и результаты калибровки средства измерений, который выдастся организацией, осуществляющей калибровку.
Градуировка средств измерений - определение градуировочной характеристики средства измерений.
До 1994 года в нашей стране применялся термин «образцовое средство измерений», которое служило промежуточным звеном, расположенным между эталоном и рабочим средством. С целью приближения отечественной терминологии к международной было принято решение именовать образцовые средства измерений рабочими эталонами.
Результат поверки позволяет оценить погрешность показаний измерительного прибора, измерительной системы или вещественной меры или распределить значения по отметкам на произвольных шкалах.
При поверке можно также определить другие метрологические свойства. Результат поверки должен быть зарегистрирован в документе, который иногда называют «сертификат поверки», протокол поверки или свидетельство о поверке.
Результаты поверки должны быть зарегистрированы с достаточной детализацией, чтобы можно было продемонстрировать прослеживаемость всех измерений и чтобы любое измерение можно было воспроизвести в условиях, близких к первоначальным.
В зарегистрированную информацию должно входить:
описание и индивидуальная идентификация оборудования;
дата завершения каждого подтверждения;
результаты поверки, полученные после и до любого рода юстировки или ремонта;
назначенный интервал между подтверждениями;
идентификация методики подтверждения;
установленный предел допустимой погрешности;
источник поверки, использованной для обеспечения прослеживаемости;
соответствующие условия окружающей среды и заявление о необходимых в связи с этим корректировках;
заявление о недостоверности измерения, связанной с поверкой оборудования, о их суммарном эффекте;
подробности о техническом обслуживании (уходе, юстировке, ремонте, модификации и пр.);
любые ограничения по применению;
идентификация персонала, ответственного за правильность зарегистрированной информации;
индивидуальная идентификация любых сертификатов поверки и другой соответствующей документации.
Рис.8.1 Принципиальная схема поверки средств измерений
Цель поверок предполагает, что значение для каждого измерительного эталона в цепи было определено с использованием другого измерительного эталона, который обычно имеет меньшую недостоверность изменений, вплоть до международного или национального измерительного эталона.
Поверка, юстировка и эксплуатация измерительных эталонов и измерительного оборудования должны осуществляться в условиях окружающей среды, контролируемых до такой степени, которая необходима для гарантии получения правильных результатов измерений. Соответствующим образом должны быть учтены температура, ее изменение, влажность, освещенность, вибрации, контроль запыленности, чистота, электромагнитная интерференция и другие факторы, влияющие на результаты измерений.
Регистрационные записи должны содержать как первоначальные, так и скорректированные значения. Внесенные поправки необходимо четко обосновать. Записи должны храниться до тех пор, пока не исчезнет вероятная необходимость их использования для справок. При этом следует принять все необходимые меры, чтобы гарантировать невозможность случайного уничтожения регистрационных записей.
Назначение системы подтверждения заключается в обеспечении того, чтобы риск получения результатов измерений на данном оборудовании с недопустимыми погрешностями оставался в приемлемых границах.
Рекомендуется использовать статистические методы для анализа результатов поверок нескольких сходных единиц измерительного оборудования или для прогнозирования суммарной погрешности по стандарту ИСО 9004-87.
Связанная с поверкой погрешность должна быть как можно меньше. Для большинства областей измерений она должна быть не более одной третьей, а предпочтительно одной десятой допустимой погрешности при использовании прошедшего подтверждение оборудования.
Для проверки сохранения способности прибора производить измерения рекомендуется применять соответствующий прибору поверочный измерительный эталон, который сам по себе нуждается также в калибровке и подтверждении. Однако использование поверочного эталона не заменяет систематическую поверку и подтверждение прибора, но может предотвратить использование прибора, который в промежутке между двумя обязательными подтверждениями перестал соответствовать техническим условиям.
Планы и методики проверки должны быть документированы. Проведение проверки и анализа качества, а также любые последующие корректировочные действия должны быть зарегистрированы.
3. Аттестация испытательного оборудования
Метрологическая экспертиза - анализ и оценивание экспертами-метрологами правильности применения метрологических требований, правил и норм, в первую очередь связанных с единством и точностью измерений.
Примечания
Различают метрологическую экспертизу документации (технических заданий, проектов конструкторских и технологических документом, различных программ) и метрологическую экспертизу объектов (например, макетов сложных средств измерений, испытательных бассейнов)
Метрологическая аттестация средств измерений - признание метрологической службой узаконенным для применения средства измерений единичного производства (или ввозимого единичными экземплярами из-за границы) на основании тщательных исследований его свойств.
Примечания
Метрологической аттестации могут подлежать средства измерений, не подпадающие под сферы распространения государственного метрологического контроля или надзора
Сертификационные испытания средств измерений - контрольные испытания средств измерений, проводимые с целью установления соответствия характеристик их свойств национальным и (или) международным нормативным документам
Метрологическая аттестация средств измерений (МА) выполняется метрологическими НПО и НИИ, органами государственной или ведомственной метрологической службы. Метрологической аттестации обычно подвергают средства измерений, не подлежащие государственным приемочным испытаниям или утверждению органами государственной метрологической службы. Как правило, -- это уникальные средства измерений, как разработанные в стране, так и ввезенные в нее в единичных экземплярах. Допускается проводить метрологическую аттестацию отдельных экземпляров серийных средств измерений, если они отобраны для применения в качестве образцовых средств измерений или для применения в условиях или режимах, не предусмотренных эксплуатационной документацией на них. На основании результатов метрологической экспертизы выдается свидетельство, в котором, наряду с признанием средства измерений законным, указывают его назначение и метрологические характеристики.
Аттестация испытательного оборудования проводиться с целью определения нормирования точностных характеристик оборудования, их соответствия требованиям нормативно-технической документации и установления пригодности оборудования к эксплуатации.
К нормированным точностным характеристикам испытательного оборудования относятся установленные НД характеристики, определяющие возможности оборудования воспроизводить и поддерживать режимы и условия испытаний в заданных диапазонах, с требуемой точностью и стабильностью, в течение установленного срока.
Порядок проведения аттестации
Испытательное оборудование должно подвергаться первичной, периодической и, в случае необходимости, внеочередной аттестации.
Первичная, периодическая и внеочередная аттестация должны проводиться для:
испытательного оборудования общепромышленного применения в соответствии с государственными стандартами или методическими указаниями на методы и средства аттестации испытательного оборудования;
испытательного оборудования отраслевого применения в соответствии с отраслевыми стандартами или другой отраслевой НТД на методы и средства аттестации испытательного оборудования;
импортного испытательного оборудования и оборудования специального применения по методикам аттестации организаций, применяющих это оборудование, утвержденным головной организацией министерства (ведомства) по метрологической службе.
Опытные образцы испытательного оборудования должны представляться на аттестацию предприятием-разработчиком, серийно выпускаемое оборудование предприятием-изготовителем, а испытательное оборудование, находящееся в эксплуатации, импортное и оборудование специального применения предприятием, применяющим это оборудование.
Испытательное оборудование должно представляться на аттестацию с технической документацией и вспомогательными техническими средствами, необходимыми для его нормального функционирования. Применяемые средства измерений должны иметь действующие документы, свидетельствующие об их государственной или ведомственной поверке. К проведению аттестации допускаются лица, прошедшие специальное обучение и сдавшие экзамены в установленном порядке.
Первичная аттестация испытательного оборудования
При первичной аттестации должны быть проведены всесторонние исследования с целью определения:
возможности испытательного оборудования воспроизводить и под- держивать режимы и условия испытаний в заданных диапазонах, с требуемой точностью и стабильностью, в течение установленного срока;
действительных значений нормированных точностных характеристик и их соответствия НД;
погрешностей измерений и регистрации параметров испытательных режимов;
перечня нормативных точностных характеристик, подлежащих проверке в процессе эксплуатации;
методов и средств проведения последующих аттестаций и их периодичности;
выполнения требований безопасности и охраны окружающей среды.
Подготовка, организация и проведение первичной аттестации возлагаются на предприятие-разработчика (для опытных образцов оборудования), предприятие-изготовителя (для серийно выпускаемого оборудования) и на предприятие, применяющие оборудование (для импортного оборудования специального применения) .
Первичной аттестации подлежат:
опытные образцы испытательного оборудования;
серийные образцы испытательного оборудования;
испытательное оборудование специального применения;
импортное испытательное оборудование.
Первичная аттестация опытных образцов и серийно выпускаемого испытательного оборудования проводиться как обязательная часть государственных, приемочных, квалификационных или периодических испытаний, предусмотренных ГОСТами или другими стандартами, регламентирующими порядок проведения испытаний. Первичная аттестация испытательного оборудования, подвергаемого приемо-сдаточным испытаниям, проводится как составная часть этих испытаний.
В состав комиссии для проведения первичной аттестации испытательного оборудования, кроме представителей, предусмотренных ГОСТами, должны входить:
представители Росстандарта и головной (базовой) организации метрологической службы министерства (ведомства) - заказчика (основного потребителя);
представители заказчика - при аттестации оборудования, применяемого для испытаний продукции, поставляемой с приемкой заказчика.
Первичная аттестация испытательного оборудования специального применения и импортного оборудования проводиться комиссией, назначаемой руководством предприятия, использующего это оборудование. В состав комиссии включаются представители испытательных подразделений и метрологической службы предприятий, головной (базовой) организации министерства (ведомства) по метрологической службе и, в случае необходимости, представители Росстандарта и (или) заказчика. При первичной аттестации испытательного оборудования, используемого для проведения государственных испытаний продукции, в состав комиссии должны входить представители Росстандарта, головной организации по государственным испытаниям этой продукции и заказчика (основного потребителя).
Испытательное оборудование (кроме импортного) предоставляется на первичную аттестацию вместе с технической документацией, прошедшей метрологическую экспертизу, в состав которой должны входить:
утвержденное техническое задание на разработку (для опытных образцов);
эксплуатационные документы по ГОСТу, включая формуляр;
программа первичной аттестации;
проект методики периодической аттестации.
Импортное испытательное оборудование представляется на первичную аттестацию вместе с эксплуатационной документацией, программой первичной аттестации и проектом методики периодической аттестации.
Результаты первичной аттестации опытных образцов и серийно выпускаемого оборудования оформляются:
аттестатом или протоколом испытаний, предусмотренного ГОСТом или другими стандартами, регламентирующими порядок проведения испытания продукции (при приемочных, квалификационных и периодических испытаниях);
Подобные документы
Метрология, история ее возникновения и связь с другими предметами. Единство измерений. Погрешности и пути их ликвидации. Систематические и случайные погрешности. Средства измерения и их государственная поверка. Цели и задачи государственной поверки.
реферат [76,3 K], добавлен 14.01.2012Определение термина "единство измерений". Особенности теоретической, законодательной и прикладной метрологии. Основные физические величины и воспроизводимость результатов измерений. Сертификация системы качества и Российская система аккредитации.
презентация [712,9 K], добавлен 21.03.2019Основные термины и определения в области метрологии. Классификация измерений: прямое, косвенное, совокупное и др. Классификация средств и методов измерений. Погрешности средств измерений. Примеры обозначения класса точности. Виды измерительных приборов.
презентация [189,5 K], добавлен 18.03.2019Выбор магнитоэлектрического вольтметра или амперметра со стандартными пределами измерения и классом точности. Расчет доверительных границ суммарной погрешности результата измерения, случайной погрешности при обработке результатов косвенных измерений.
контрольная работа [2,3 M], добавлен 19.06.2012Основные термины и определения понятий в области метрологии. Метрологические характеристики средств измерений. Номинальное и действительное значение меры. Первичный измерительный преобразователь, его функции. Цена деления шкалы, ее длина и значение.
презентация [172,9 K], добавлен 12.02.2016Метрология в современном понимании – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Физические величины и международная система единиц. Систематические, прогрессирующие и случайные погрешности.
контрольная работа [1,1 M], добавлен 28.06.2011Основные виды деятельности законодательной метрологии, области применения ее правил. Содержание и цели Федерального закона "Об обеспечении единства измерений". Правовые основы и принципы стандартизации. Направления государственной политики в данной сфере.
курсовая работа [33,0 K], добавлен 25.02.2015Регламентация и контроль со стороны государства ряда положений метрологии. Государственная система обеспечения единства измерений. Субъекты метрологии. Управление тремя государственными справочными службами. Добровольная и обязательная сертификация.
контрольная работа [24,3 K], добавлен 21.01.2009Обработка результатов измерений, содержащих случайные погрешности. Структура документа по стандартизации, определение подлинности товара по штриховому коду. Порядок проведения сертификации на продукцию. Основные понятия теории метрологической надежности.
контрольная работа [288,8 K], добавлен 15.02.2012Основной постулат метрологии. Шкалы измерений, их определения. Государственный метрологический контроль и надзор. Технические условия на пищевые продукты. Порядок сертификации зерна и продуктов его переработки. Направления развития общественного питания.
контрольная работа [38,4 K], добавлен 16.01.2015
