НОУ ІНТУЇТ | лекція | Основні відомості з метрології

1. 1.1. Визначення понять метрологія, стандартизація, сертифікація
2. 1.2. Технічні вимірювання
3. 1.3. Клас точності
4. Варіант 1. Відносна похибка
5. Варіант 2. Наведена похибка
6. Варіант 3. Наведена до ділянки шкали похибка
7. 1.4. Коректна запис результатів
8. 1.5. повірка
9. 1.6. Державний реєстр засобів вимірювальної техніки

Анотація: В лекції дається визначення основних понять, відомості з цього розділу дозволять кваліфіковано виконувати технічні вимірювання.

1.1. Визначення понять метрологія, стандартизація, сертифікація

Метрологія - наука про вимірювання, про способи досягнення необхідної точності і достовірності, коректної записи результатів, про забезпечення єдності вимірювань.

Стандартизація - системна діяльність в будь-якій області і на будь-якому рівні, заснована на системі стандартів.

Сертифікація - підтвердження відповідності вимогам, викладеним в нормативних документах, як правило, в стандартах.

У розділах "Стандартизація" та "Сертифікація" наведені повніші визначення, відповідно до федеральним законом "Про технічне регулювання".

1.2. Технічні вимірювання

Вимірювання можуть бути класифіковані з метрологічного призначенням на три категорії:

• ненормовані,
• технічні,
• метрологічні.

Ненормовані - вимірювання при ненормованих метрологічних характеристиках.

Технічні - вимірювання за допомогою робочих засобів вимірювань.

Метрологічні - вимірювання за допомогою еталонів і зразкових засобів вимірювань.

Ненормовані вимірювання найбільш прості. У них не нормуються точність і достовірність результату. Тому область їх застосування обмежена. Вони не можуть бути застосовані в області, на яку поширюється вимога єдності вимірювань. Кожен з нас виконував ненормовані вимірювання довжини, маси, часу, температури не замислюючись про точності та достовірності результату. Як правило, результати ненормованих вимірювань застосовуються індивідуально, тобто використовуються суб'єктом у власних цілях.

Технічні вимірювання задовольняють вимогам єдності вимірювань, тобто результат буває отриманий з відомою похибкою і ймовірністю, записується в встановлених одиницях фізичних величин, з певною кількістю значущих цифр. Виконуються за допомогою засобів вимірювань з призначеним класом точності, що пройшли перевірку або калібрування в метрологічну службу. Залежно від того, призначені вимірювання для внутрішньовиробничих цілей або їх результати будуть доступні для загального застосування, необхідно виконання калібрування чи перевірки засобів вимірювань. Засіб вимірювань, що минув калібрування або перевірку, називають робочим засобом вимірювань. Прикладом технічних вимірювань є більшість виробничих вимірювань, вимірювання квартирними лічильниками спожитої електроенергії, вимірювання при зважуванні в торгових центрах, фінансові вимірювання в банківських терміналах. Засіб вимірювань, що застосовується для калібрування інших засобів вимірювань, називають зразковим засобом вимірювань. Зразкове засіб вимірювань має підвищений клас точності і зберігається окремо, для технічних вимірювань не застосовується.

Метрологічні вимірювання не просто задовольняють вимогам єдності вимірювань, а є одним із засобів забезпечення єдності вимірювань. Виконуються з метою відтворення одиниць фізичних величин для передачі їх розміру зразковим і робочим засобам вимірювань. Метрологічні вимірювання виконує метрологічна служба в стандартних умовах, сертифікованим персоналом.

У дисципліні "Метрологія, стандартизація та сертифікація" розглядаються технічні вимірювання.

1.3. Клас точності

Клас точності - узагальнена метрологічна характеристика засоби вимірювання.

Клас точності визначається і позначається по-різному. Найбільшого поширення набули три варіанти, кожен представляє собою виражене у відсотках значення відносної похибки:

• щодо виміряного значення (відносна похибка),
• щодо максимального значення шкали (приведена похибка),
• щодо ділянки шкали (наведена до ділянки шкали похибка).

Розглянемо ці три варіанти.

Варіант 1. Відносна похибка

Щоб по класу точності визначити значення абсолютної похибки, результат вимірювання множать на клас точності і ділять на сто, щоб позбутися від відсотків. Наприклад, вольтметром класу точності 0,1 отримано значення 10,000 В.

Абсолютна похибка становитиме: . Запис результату: , З ймовірністю (Ця ймовірність за замовчуванням призначається для технічних вимірювань, виходячи з цієї ймовірності визначається і клас точності). При нормуванні по відносній погрішності, значення класу точності укладають в кружок. Як правило, позначення класу точності розміщують в правому нижньому кутку на шкалі кошти вимірів.

Варіант 2. Наведена похибка

Щоб по класу точності визначити значення абсолютної похибки, максимальне значення шкали множать на клас точності і ділять на сто, щоб позбутися від відсотків. Наприклад, вольтметром класу точності 0,1 отримано значення 10,000 В. Максимальне значення шкали становить 20,000 В.

Абсолютна похибка становитиме: . Запис результату: , З ймовірністю . При нормуванні по зведеної похибки, значення класу точності не супроводжують ніякими знаками.

Варіант 3. Наведена до ділянки шкали похибка

Щоб по класу точності визначити значення абсолютної похибки, розмір ділянки шкали множать на клас точності і ділять на сто, щоб позбутися від відсотків. Розглянемо два приклади, для випадку, коли вся шкала поділена на дві ділянки.

Приклад 1. Частина шкали від 0,000 В до 12,000 В, відзначений галочкою. Вольтметром класу точності 0,1 отримано значення 10,000 В.

Абсолютна похибка становитиме: . Запис результату: , З ймовірністю .

Приклад 2. Частина шкали від 12,000 В до 20,000 В, також відзначений галочкою. Вольтметром класу точності 0,1 отримано значення 15,000 В.

Абсолютна похибка становитиме: . Запис результату: , З ймовірністю . При нормуванні за наведеною до ділянки шкали похибки, значення класу точності поміщають над галочкою. Ділянки шкали, щодо яких нормується похибка, позначають галочками.

Варіанти класів точності обумовлені відмінністю конструктивних, системних і схемотехнічних рішень засобів вимірювань.

1.4. Коректна запис результатів

Запис результатів вимірювань проводиться за такими правилами.

1. Похибка вказується двома значущими цифрами, якщо перша дорівнює 1 або 2. Похибка вказується однією значущою цифрою, якщо перша дорівнює 3 або більше. Всі інші цифри повинні бути не значущими.

   Значущою цифрою називається будь-яка цифра числа, записаного у вигляді десяткового дробу, починаючи зліва з першого відмінній від нуля цифри, незалежно від того, де вона знаходиться - до коми або після коми.

2. Результат вимірювання округлюється відповідно до його похибкою, тобто записується з тією ж точністю, що і похибка.

Розглянемо приклад. Результат вимірювання: 10,645701, похибка 0,012908.

1. Розглядаємо похибка. Перша значуща цифра 1, тому залишаємо дві значущі цифри, округляючи, записуємо: 0,013.
2. Розглядаємо результат вимірювання. Похибка записана з точністю до третього знака після коми, тому в результаті також залишимо три знака. Округляючи, записуємо: 10,646.

Коректна запис: .

Коректна запис забезпечує адекватність і порівнянність результатів різних вимірювань і є одним з елементів єдності вимірювань. Як правило, відкидання надлишкових цифр не призводить до додаткової похибки, оскільки надлишкові цифри обумовлені точністю обчислень, а не точність вимірювань.

1.5. повірка

Загальне визначення повірки наступне.

Півроку - передача розмірів одиниць фізичних величин від еталонів високого рівня до еталонів нижнього рівня і далі до зразковим і робочим засобам вимірювань.

Законом про забезпечення єдності вимірювань в Російській Федерації [ 1 ] Дано більш докладні визначення.

Повірка засобів вимірювальної техніки - сукупність операцій, які виконуються органами державної метрологічної служби (іншими уповноваженими на те органами, організаціями) з метою визначення та підтвердження відповідності засобів вимірювальної техніки встановленим технічним вимогам.

Калібрування засобів вимірювальної техніки - сукупність операцій, які виконуються з метою визначення та підтвердження дійсних значень метрологічних характеристик, придатності до застосування засобів вимірювальної техніки, що не підлягають державному метрологічному контролю і нагляду.

Калібрування або повірка засобів вимірювальної техніки виконуються в залежності від того, призначені вимірювання для внутрішньовиробничих цілей або їх результати будуть доступні для загального застосування.

Калібрування, як правило, виконується метрологічними службами юридичних осіб. Повірка та калібрування є прикладами метрологічних вимірювань. Для виконання цих вимірювань метрологічна служба повинна бути акредитована національним органом по метрології. Довгий час функції акредитуючої органу виконувалися Держстандартом Росії. Після вступу в силу в 2003 році закону "Про технічне регулювання" Держстандарт був скасований і його функції виконує федеральне агентство з технічного регулювання і метрології (Ростехрегулювання). У Татарстані уповноваженим аккредитующим органом є татарстанський центр по стандартизації і метрології (ТатЦСМ), розташований в Казані за адресою: вул. Журналістів, 24.

За результатами перевірки видається свідоцтво про повірку. У формулярі кошти вимірів вказується дата повірки, дата наступної повірки, ставиться особистий штамп поверителя. Ці ж відомості, по можливості, розміщуються на етикетці, безпосередньо на засобі вимірювань. При необхідності, перевірене засіб вимірювань пломбируется особистим клеймом поверителя.

За результатами калібрування, на засіб вимірювань оформляється атестат, з підписами уповноважених згідно зі свідоцтвом про акредитацію.

1.6. Державний реєстр засобів вимірювальної техніки

Всі засоби вимірювань, призначені для серійного виробництва, ввезення з-за кордону і випуску в обіг в Росії, піддаються з боку органів державної метрологічної служби обов'язковим державним випробуванням, під якими розуміється експертиза технічної документації на засоби вимірювань і їх експериментальні дослідження для визначення ступеня відповідності встановленим нормам, потребам народного господарства і сучасному рівню розвитку приладобудування, а також доцільності їх виробництва.

Державні випробування засобів вимірювальної техніки є одним з елементів єдності вимірювань. Випробування проводяться територіальними органами державної метрологічної служби (в Татарстані це ТатЦСМ).

Для проведення випробувань підприємство-виробник надає партію приладів, а також повідомляє необхідні відомості про умови їх виробництва і експлуатації - сервісне обслуговування, укладені договори з субпоставщиками на поставку матеріалів і комплектуючих, терміни дії цих договорів, тощо

Виконання таких заходів забезпечує передбачуваність при експлуатації приладу, тобто виконання з необхідною ймовірністю певних функцій в певному інтервалі часу, що зумовлює такі важливі неметрологіческіе характеристики, як ресурс, термін служби, напрацювання на відмову.

За результатами випробувань партії приладів, приймається рішення про неможливість або про можливість включення всіх приладів такого типу в Держреєстр засобів вимірювань. У разі включення до Держреєстру, призначається клас точності засобу вимірювань і призначається інтервал періодичної повірки.

Включення до Держреєстру дуже бажано, тому що забезпечує доступ до ринку збуту, а також піднімає цінність приладу в очах споживача. Як показує практика, один і той же прилад, після внесення до Держреєстру, може успішно продаватися за ціною, в кілька разів перевищує ціну, за якою він продавався до внесення до реєстру.

Для того щоб засіб вимірювань продовжувало залишатися в Держреєстрі, протягом всього часу виробництва проводять періодичні контрольні випробування на базі підприємства - виробника. Після закінчення випробувань складається акт про контрольні випробування, що містить результати випробувань, зауваження, пропозиції та висновки.

Включення до Держреєстру можливо не тільки на рівні типу засобів вимірювальної техніки, а й на рівні окремих екземплярів. У цьому випадку вказується серійний номер конкретного засобу вимірювань, щодо самого засобу вимірів виконується весь комплекс робіт з метрологічної атестації.