Классы точности средств измерений

Класс точности – обобщенная характеристика средств измерений определенного типа, позволяющая судить о том, в каком диапазоне находится суммарная погрешность измерений.

ГОСТ 8.401 – 80 устанавливает три вида классов точности СИ:

– для пределов допускаемо1й абсолютной погрешности в единицах измеряемой величины или делениях шкалы.

Обозначение класса точности наносятся на циферблаты, щитки и корпуса средств измерений. Обозначение могут иметь форму заглавных букв латинского алфавита или римских цифр с добавлением условных знаков. Если класс точности обозначается арабскими цифрами с добавлением какого-либо знака, то эти цифры непосредственно оценивают погрешность измерения. Например, для гирь, штангенинструмента, концевых мер длины указывают значения абсолютных допускаемых погрешностей ∆. При этом класс точности обозначается одной арабской цифрой: 0, 1, 2.

– для пределов допускаемой относительной погрешности в виде ряда чисел: 1; 1,5; (1,6); 2; 2,5; (3); 4; 5 и 6.

Если нормируется допустимая относительная погрешность δ, то класс точности обозначается в виде 1,0 , где 1,0 значение допустимой относительной погрешности в процентах от измеренного значения. Например, если при выполнении измерения прибором, имеющим на щитке обозначение 1,5 , получен результат 200, то абсолютная погрешность ∆ не превышает значения 200·0,015=3 и измеренное значение находится в интервале 200 ± 3.

– для пределов допускаемой приведенной погрешности с тем же рядом. Для многих приборов, например вольтметров, амперметров, нормируют значение приведенной погрешности γ, измеряемой в процентах:

γ = ∆/XN•100,

где XN - нормирующее значение, в качестве которого принимается, как правило, значение верхнего предела измерений.

Класс точности при этом обозначается числом из того же ряда, что и при нормировании относительной погрешности, но дополнительного значка при этом нет. Например, если вольтметр класса 1,5 с диапазоном измерений от 0 до 250 В показывает напряжение 23 В, то абсолютная погрешность измерения составит: ∆=250·0,015=3,75 В, а относительная погрешность измерения составит: δ=3,75:36·100=10%.

Передача размеров единиц физических величин

Передача размера единиц – это приведение размера единиц физической величины, хранимой поверяемым средством измерений, к размеру единицы, воспроизводимой или хранимой эталоном, осуществляемое пир их поверке или калибровке.

Поверке подвергаются СИ, выпускаемые из производства и ремонта, получаемые из - за рубежа, а также находящиеся в эксплуатации и хранении.

Поверка – это операция, проводимая уполномоченным органом и заключающаяся в установлении пригодности СИ к применению на основании экспериментально определенных характеристик. Основной метрологической характеристикой, определяемой при поверке, является погрешность. Различают поверки: первичную, периодическую, внеочередную, инспекционную и экспертную.

Первичной поверке подвергаются СИ при выпуске из производства или ремонта, а также СИ, поступающие по импорту.

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

Внеочередную поверку СИ проводят до наступления срока периодической поверки в случаях:

• повреждения знака поверительного клейма или при утрате Свидетельства о поверке;

• ввода в эксплуатацию СИ после длительного хранения;

• проведения повторной настройки, известном или предполагаемом ударном воздействии на СИ или при неудовлетворительной его работе.

Инспекционную поверку производят для выявления пригодности к применению СИ при осуществлении госнадзора и ведомственного метрологического контроля за состоянием и применением СИ.

Экспертную поверку выполняют при возникновении спорных вопросов по метрологическим характеристикам (MX), исправности СИ и пригодности их к применению.

Поверку измерительных систем проводят государственные метрологические органы, называемые Государственной метрологической службой.

Результатом поверки являются:

• подтверждение пригодности к применению. В этом случае на него и техническую документацию наносится оттиск поверительного клейма и выдается Свидетельство о поверке. Поверительное клеймо – знак установленной формы, наносимый на СИ, признанные в результате их поверки годными к применению.

Методы поверки средств измерений:

• непосредственное сличение при помощи компаратора (т.е. при помощи средств сравнения);

• метод прямых измерений;

• метод косвенных измерений;

• метод независимой поверки (т.е. поверки средств измерений относительных величин, не требующий передачи размеров единиц).

Средства измерений, состоящие из нескольких частей (элементов), можно поверять поэлементно или комплектно. При поэлементной поверке погрешности средства измерений определяют по погрешности составных частей. Этот вид поверки является расчетно-экспериментальным и, как правило, применяется для сложных приборов, для которых отсутствуют образцовые средства измерений, позволяющие определять погрешность во всем диапазоне измерений. Например, поэлементная поверка практикуется для различных измерительных магазинов, измерительных линий, информационных измерительных систем и т. д.

При комплектной поверке определяют погрешности средства измерений в целом для всего измерительного прибора или измерительной системы. Этот вид поверки является более информативным и достоверным. Его целесообразно применять для средств измерений, в которых влияние взаимодействия составных компонентов на метрологические характеристики трудно оценить заранее.

Порядок представления СИ на поверку устанавливает Госстандарт России.

В ряде случаев поверку называют градуировкой. Градуировка – нанесение отметок на шкалу, соответствующих показаниям об­разцового СИ или определение по его показаниям уточненных значений величины, соответствующих нанесенным отметкам на шкале рабочего СИ.

Если СИ не подлежат обязательному метрологическому конт­ролю и надзору, то они подвергаются калибровке.

Калибровка – совокупность операций, устанавливающих со­отношение между значением величины, полученным с помощью данного СИ, и соответствующим значением величины, определен­ным с помощью эталона.

По результатам калибровки определяют действительное зна­чение измеряемой величины, показываемое данными СИ, или поправки к его показаниям. Можно оценить погрешность СИ и ряд других метрологических характеристик.

Калибровка может осуществляться метрологической службой юридического лица или любой другой аккредитованной на право проведение калибровочных работ организацией СИ, прошедших калибровку, удостоверяются калибровочным знаком или соответствующим сертификатом.

Система эталонов единиц ФВ

Единство измерений достигается точным воспроизведением, хранением установленных единиц ФВ и передачей их размеров всем рабочим средствам измерений (РСИ) с помощью эталонов и образцовых средств измерений. Высшим звеном в метрологической цепи передачи размеров единиц измерений являются эталоны. Создание, хранение и применение эталонов, контроль за их состоянием подчиняются единым правилам, установленным ГОСТ “ГСИ. Эталоны единиц физических величин. Основные положения” и ГОСТ “ГСИ. Эталоны единиц физических величин. Порядок разработки, утверждения, регистрации, хранения и применения”.

Эталон единицы – средство измерений (или комплекс средств измерений), обеспечивающее воспроизведение и хранение единицы с целью передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений, выполненное по особой спецификации и официально утвержденное в установленном порядке в качестве эталона.

Конструкция эталона, его физические свойства и способ вос­произведения единицы определяются ФВ, единица которой вос­производится, и уровнем развития измерительной техники в дан­ной области измерений. Эталон должен обладать, по крайней мере, тремя взаимосвязанными свойствами: неизменностью, воспроиз­водимостью и сличаемостью.

Неизменность – свойство эталона удерживать неизменным размер воспроизводимой им единицы в течение длительного ин­тервала времени.

Воспроизводимость – возможность воспроизведения единицы ФВ с наименьшей погрешностью для существующего уровня развития измеритель­ной техники. Это достигается путем постоянного исследования эталона в целях определения систематических погрешностей и их исключения путем введения соответствующих поправок.

Сличаемость – возможность сличения с эталоном других СИ, нижестоящих по поверочной схеме, в первую очередь вторичных эталонов, с наивысшей точностью для существующей техники измерения. Это свойство предполагает, что эталоны по своему устройству и действию не вносят каких-либо искажений в результаты сличений и сами не претерпевают изменений в результате сличений.

Различают следующие виды эталонов (РМГ 29 – 99):

• первичный – обеспечивает хранение и воспроизведение с наивысшей в стране (по сравнению с другими эталонами) точностью. Первичные эталоны – это уникальные СИ, часто представляющие собой сложнейшие измерительные комплексы, созданныe с учетом новейших достижений науки и техники. Они составляют основу государственной системы обеспечения единства измерений;

• международный – эталон, принятый по международному соглашению в качестве международной основы для согласования с ним размеров единиц, воспроизводимых и хранимых нацио­нальными эталонами;

• государственный или национальный – это первичный или спе­циальный эталон, официально утвержденный в качестве исходного для страны. Государственные эталоны создаются, хранятся и применяются центральными метрологическими научными инсти­тутами страны. Государственные эталоны под­лежат периодическим сличениям с государственными эталонами других стран. Термин "национальный эталон" применяется в случа­ях проведения сличения эталонов, принадлежащих отдельным госу­дарствам, с международным эталоном или при проведении так на­зываемых круговых сличений эталонов ряда стран.

• вторичный – хранит размер единицы, полученной путем сли­чения с первичным эталоном соответствующей ФВ. Вторичные эталоны являются частью подчиненных средств хранения единиц и передачи их размеров, создаются и утверждаются в тех случаях, когда это необходимо для организации поверочных работ, а так­же для обеспечения сохранности и наименьшего износа государ­ственного эталона.

Вторичные эталоны это эталоны-копии – предназначены для передачи размера единицы paбочим эталонам; эталоны сравнения – для взаимного сличения эталонов, которые не удается сличить непосредственно; рабочие эталоны – применяются для передачи размера едини­цы рабочим средствам измерений.

Вторичный или рабочий эталон, являющийся исходным для министерства (ведомства), иногда называют ведомственным эталоном. Совокупность государ­ственных первичных или вторичных эталонов, являющихся осно­вой обеспечения единства измерений в стране, составляет эта­лонную базу страны;

Государственные эталоны создает, утверждает, хранит и применяет Государственный комитет по стандартам, вторичные – министерства и ведомства.

Способы выражения погрешности эталонов устанавливает ГОСТ 8.381—80. Погрешности государственных первичных и спе­циальных эталонов характеризуются неисключенной системати­ческой погрешностью и нестабильностью. Неисключенная систе­матическая погрешность описывается границами, в которых она находится. Случайная погрешность определяется средним квадратическим отклонением (СКО) результата измерений при воспроизведении единицы с указанием числа независимых измерений. Нестабильность эталона задается изменением размера единицы, воспроизводимой или хранимой эталоном, за определенный про­межуток времени.

Оценки погрешностей вторичных эталонов характеризуются отклонением размеров хранимых ими единиц от размера едини­цы, воспроизводимой первичным эталоном. Для вторичного эта­лона указывается суммарная погрешность, включающая случай­ные погрешности сличаемых эталонов и погрешности передачи размеров единицы от первичного (или более точного) эталона, а также нестабильность самого вторичного эталона. Суммарная по­грешность вторичного эталона характеризуется либо СКО резуль­тата измерений при его сличении с первичным эталоном или вышестоящим по поверочной схеме вторичным эталоном, либо доверительной границей погрешности с доверительной вероят­ностью 0,99.

Передача размеров единиц ФВ от эталонов рабочим мерам и измерительным приборам осуществляется с помощью рабочих эта­лонов. До недавнего времени в нашей стране вместо термина "ра­бочие эталоны" использовался термин "образцовые средства изме­рений'*, который в большинстве других стран не применяется.

Рабочие эталоны при необходимости подразделяются на разря­ды 1,2 и т.д., определяющие порядок их соподчинения в соответ­ствии с поверочной схемой. Для различных видов измерений уста­навливается, исходя из требований практики, различное число разрядов рабочих эталонов, определяемых стандартами на пове­рочные схемы для данного вида измерений.

Для ряда областей измерений, и в первую очередь для физи­ко-химических измерений применяют стандартные образцы (СО).

Стан­дартный образец – образец вещества (материала) с установлен­ными в результате метрологической аттестации значениями од­ной или более величин, характеризующими свойство или состав этого вещества (материала).

В зависимости от сферы действия и области применения опре­деляется уровень утверждения стандартных образцов. По этому признаку они делятся на государственные, отраслевые и стандар­тные образцы предприятий.

Тем СО, которые включены в пове­рочные схемы, присваивают разряды.

Стандартные образцы объединяются в типы.

Тип – это класси­фикационная группировка образцов, определяющими признаками которых являются одно и то же вещество, из которого они изготовлены, и единая документация, по которой они выполнены. Типы СО допускаются к применению при условии их утверждения и ре­гистрации в соответствующем реестре. Для каждого типа СО при их аттестации устанавливается срок действия (не более 10 лет) и оп­ределяются метрологические характеристики, которые нормиру­ются в документации на их разработку и выпуск.