1.6.1. Выбор образцового средства измерений

Во сколько раз погрешности образцового средства измерений должны быть меньше, чем допускаемые погрешности рабочего средства измерений? От ответа на этот вопрос зависит выбор образцового средства измерений. Однако до настоящего времени однозначного ответа на этот вопрос не дано. Это объясняется тем, что дать такой ответ невозможно.

При выборе образцовых средств измерений следует учитывать не только погрешности, но также и степень достоверности определения погрешностей поверяемых и образцовых средств измерений. При этом возникают существенные трудности, так как применить математический аппарат теории вероятностей безоговорочно нельзя. Та погрешность, которой обычно характеризуется точность прибора, содержит и случайные, и систематические погрешности, и, кроме того, она может изменяться под действием внешних причин.

Требования, предъявляемые к образцовым измерениям, в некоторой степени противоречивы. С одной стороны, чем они точнее, тем больше уверенность в правильности определения погрешностей поверяемого средства измерений. С другой стороны, более точное средство измерений дорого, эксплуатация его сложна, оно требует бережного обращения, нормальный режим его применения более ограничен, его необходимо поверять чаще, чем средство измерений менее точное, но более надежное.

Граница высшего уровня точности образцового средства измерений, при которой обеспечивается надежная поверка, определяется сравнительно просто. Как правило, значение погрешности дается в виде числа с одной или максимум двумя значащими цифрами, причем вторая цифра равна 5, например 1; 0,1;0,25% и т.д. Можно считать, что погрешность средства измерений определена достаточно достоверно, если погрешность образцового средства измерений не превышает в десять раз меньшее значение. Например, тогда, когда для поверки измерительного устройства с допускаемой погрешностью 1% применяется образцовое измерительное устройство, погрешности которого не превышают 0,1%.

Сказанное относится к случаю поверки средств измерений, для которых не требуется указание поправок. При определении поправок к показаниям средств измерений предельная допускаемая погрешность поверяемых средств измерений не может служить критерием для определения необходимой точности образцового средства измерений. Таким критерием является точность, с которой требуется определить поправки. Эта точность ограничивается степенью постоянства показаний средств измерений, возможной точностью отсчета и некоторыми другими характеристиками, присущими поверяемым средствам измерений.

Пример. Для электроизмерительного показывающего прибора класса 0,5 допускаемая погрешность составляет +0,5% от верхнего предела измерения (конечного значения рабочей части шкалы). Шкала прибора имеет 100 делений, погрешность отсчета показаний может быть снижена до +0,1 деления, т.е. до +0,1%. Вариации показаний практически не обнаруживаются, т.е. они не превышают 0,1 деления. К такому прибору можно дать поправки, при пользовании которыми погрешности не будут превышать +0,1 деления (+0,1%). Для поверки прибора (при отношении погрешностей 1:10) следует применить образцовый измерительный прибор, погрешности которого не превышают +0,01%. Если же вариации показаний поверяемого прибора достигают 0,3 деление (0,3%), введение поправок теряет смысл и поверку можно провести с помощью образцового измерительного прибора, погрешности которого не превышает +0,05%.

Однако в большинстве случаев исходить из отношения 1:10 нецелесообразно. Нельзя не учитывать, что в различных случаях и для различных конструкций средств измерений степени достоверности результатов поверки бывают различными. В технической литературе и нормативной документации для отдельных типов и видов измерительных устройств устанавливаются отношения 1:3; 1:4 и 1:5. Большое значение имеет постоянство, воспроизводимость показаний образцового средства измерений: чем больше вариации (непостоянство) его показаний, тем больше должно быть указанное отношение. Так как это крайне нежелательно, во многих случаях к образцовым средствам измерений предъявляют повышенные требования в отношении вариаций их показаний. Минимально допустимым отношением погрешностей считают 1:3. Отношения 1:2 и менее могут оказаться приемлемыми при условии, если случайные погрешности поверяемых и образцовых средств измерений незначительны, а их точность определяется в основном только систематическими погрешностями, поддающимися учету.

Часто при разработке требований к образцовому средству измерений допускают ошибки. Можно, например, встретить указание, что измерительный прибор класса 1 следует поверять по образцовому измерительному прибору класса 0,2. Так как в ряде случаев классы точности определяются по приведенным погрешностям, т.е. погрешностям, выраженным в процентах от верхнего предела измерения или другого нормирующего значения, очень важно, чтобы верхний предел измерения образцового измерительного прибора был равен или лишь незначительно превышал верхний предел поверяемого измерительного прибора.

Требуется также уточнить, необходимо ли определять поправки к показаниям поверяемого средства измерений или нет, имеются ли поправки к показаниям образцового и какие вариации его показаний могут быть допущены. Не перечисляя всех возможных вариантов, укажем только на один пример. Если к средству измерений класса 0,5 имеются поправки, а вариации его показаний не выходят за пределы, установленные для средства измерений класса 0,2, то таким средством измерений с учетом поправок можно пользоваться как образцовым для поверки средств измерений класса 1 наравне со средством измерений класса 0,2. Другими словами, требуемая точность образцового средства измерений определяется не соотношением классов, а соотношением действительных точностей поверяемого и образцового средств измерений.