Принципы выбора средств измерений

Качество измерений зависит от правильности выбора средств измерений. При этом учитывается ряд факторов: измеряемая физическая величина; метод измерения, реализуемый в среде измерений; диапазон и погрешность СИ; условия проведения измерений; допускаемая погрешность измерений; стоимость средства измерений; простота их эксплуатации; ресурсы средств измерений; потери из-за погрешностей измерений (брак I и II рода).

 

Основными характеристиками средств измерений являются их погрешности. Их рассматривают в первую очередь.  Три основные принципа выбора точности средств измерений:   Экономический подход – учитывает почти все показатели. При этом необходимо иметь в виду: повышение точности измерений позволяет точнее регулировать производственный процесс; более точные измерения позволяют сократить допуск на изделия; повышение точности измерений приводит к уменьшению доли необнаруженного и ложного брака.

С ростом погрешности измерений потери растут, в то время как затраты на измерения снижаются. Экономически оптимальная точность измерений технологического параметра соответствует минимуму суммы потерь из-за погрешности измерений и затрат на измерения, включая затраты на метрологическое обслуживание средств измерений. Оптимальная точность измерений соответствует среднеквадратической оценке (СКО) погрешности.

  Зависимость потерь от погрешности измерений и зависимость затрат на измерения определяются на практике не точно, что вызывает неопределенность соответствующей характеристики оптимальной погрешности измерений.

  Работы по оптимизации точности измерений завершаются разработкой мероприятий по приближению точности измерений к оптимальной и оценке экономического эффекта от их реализации. Мероприятия состоят в основном из совершенствования методик измерений и из совершенствования метрологического обслуживания и приборного парка. На завершающей стадии работ по оптимизации точности измерений основные вопросы должны решаться квалифицированным экспертом.

Цель работы

Целью данной работы является изучение устройства наиболее распространённых средств измерений, изучение их технических характеристик и завершающее звено – создание или доработка их методики поверки. Ниже приведены варианты работ и по каждой работе указаны задачи:

1. Осциллограф С1 -65

2. Частотомер Ч3 -54

3. Вольтметр В7-26

4. Вольтметр В3- 38

5. Вольтметр В7 – 40

6. Мультиметр APPA 97

7. Цифровой осциллограф DPO 2012

8. Источник питания Б5-48

9. Генератор низкочастотный Г3-109

10. Генератор высокочастотный Г4 -102

Во всех вариантах необходимо разобрать:

• Принцип действия устройства

• Структурная схема

• Функции основных блоков

• Методика поверки

Пункт « Методика поверки включает в себя условия поверки и подготовки к ней, отдельные таблицы с операциями и средствами поверки.

Любой метролог всегда должен знать ответ на вопрос «Как можно достоверно, с определённой точностью, измерить тот или иной параметр». Основные вопросы, которые определяют решение задачи – это «Что измерять, в каком диапазоне и с какой точностью?». Более подробно данный вопрос рассмотрен ранее, в соответствующей статье. Итак, чтобы научиться пользоваться этими тезисами - в качестве ещё одной задачи для данной работы заменим указанные в существующих методиках поверки образцовые средства измерений на другие, выпускаемые сейчас. Выбор образцовых и вспомогательных средств измерений необходимо обосновать. Обоснование производиться по критериям отбора. Найденное оборудование должно иметь характеристики не хуже, чем указаны в описании на исследуемый прибор. Например в описании, в методике поверки сказано, что с генератора на поверяемый прибор подаётся напряжение 1, 5 10 В. Погрешность генератора по уровню сигнала составляет 0,5%, а значит мы не можем выбирать генератор с меньшей точностью и меньшим диапазоном. Выбор альтернативных образцовых средств измерений можно трактовать и по другому принципу: точность поверочного оборудования должна быть не менее, чем в 5 раз точнее в сравнении с поверяемым, а диапазон измерений такой же или больший. В отдельных случаях допустимы исключения. Например, когда поверяется поверочное оборудование по ещё более точным установкам, сравнивается с ещё более точными мерами, то допустима разница в точности в 3 раза. В нашем случае во всех вариантах работ представлены рабочие СИ и исключений нет. Итак подбираются средства измерений по любому из двух принципов и ниже приводится обоснование Вашего выбора.

Крайне важно для инженера метролога разобраться в точности средства измерений, а погрешность порой указывается не в числовых значениях, а с помощью формул. Важно научиться пользоваться техническими характеристиками прибора для измерения погрешности в конкретных точках, а поэтому ещё одна задача - в 2-3 х пунктах поверки рассчитать допустимые значения в числовых величинах. Например вольтметр в диапазоне 100 В имеет погрешность 2%, соответственно допустимый диапазон для неё 98 – 102 В.

Поиск легко производить с помощью интернета. Критерии подбора: измеряемая величина, диапазон, точность – крайне важны, но существует ещё один критерий и он самый главный – наличие прибора в государственном реестре средств измерений. Пояснение понятия указано в приложении 1. Прежде чем проводить работу выясните есть ли Ваше средство измерений в госреестре.

При выполнении работы разрешается пользоваться любыми источниками. Автором к использованию рекомендуется технические описания на данные приборы, так как это основной и самый достоверный источник информации по ним. Структурную схему и функции узлов для разъяснения информации из технических описаний можно найти в многочисленных справочниках по радиоизмерениям (довольно подробный справочник – «измерения в электронике» Кузнецов В. А.). В сети интернет огромное количество ресурсов, предоставляющих информацию по средствам измерений. В основном – это перепечатка и достоверность предоставляемых сведений под большим вопросом. В связи с этим, как и говорилось раньше необходимо брать за основу работы техническое описание. Один из ресурсов, предоставляющих огромное количество технических описаний и инструкций по эксплуатации средств измерений - это www.jais.ru.

Финалом работы с любой методикой поверки является протокол поверки. Что он в себя включает? Как его составить? Фактически – это документ, отображающий результат поверки прибора. Метролог, занимающийся поверкой приборов, составляет протокол поверки на каждый поверенный прибор. В приложении 2 приведён пример протокола поверки. Выделены курсивом в нём должны быть точки добавленные Вами.

Приложение 1

Государственный реестр средств измерений (далее — Госреестр СИ) находится на странице http://fundmetrology.ru/10_tipy_si/list.aspx и предназначен для регистрации средств измерений, типы которых утверждены Госстандартом, и состоит из следующих разделов:

• средства измерений, типы которых утверждены Росстандартом;

• свидетельство об утверждении типа средств измерений;

• единичные экземпляры средства измерений, типы которых утверждены Росстандартом;

грствосудаенные центры испытаний средств измерений, аккредитованные Росстандартом

Цели ведения Госреестра СИ:

• учет средств измерений утвержденных типов и создания централизованных фондов информационных данных о средствах измерений, допущенных к производству, выпуску в обращение и применению в Российской Федерации;

• регистрация аккредитованных государственных центров испытаний средств измерений;

• учет выданных свидетельств об утверждении типа средств измерений и аттестатов аккредитованных государственных центров испытаний средств измерений;

• учет типовых программ испытаний средств измерений в целях утверждения типа;

• организация информационного обслуживания заинтересованных юридических и физических лиц, в том числе национальных метрологических служб стран, принимающих участие в сотрудничестве по взаимному признанию результатов испытаний и утверждения типа средств измерений.

На каждый тип СИ, зарегистрированный в Госреестре средств измерений содержится следующая информация: наименование СИ; регистрационный номер, состоящий из порядкового номера государственной регистрации и двух последних цифр года утверждения типа; назначение СИ; страна-производитель; изготовитель и его реквизиты; наименование Государственного центра испытаний; срок действия сертификата; межповерочный интервал; методика поверки.

Утверждение типа СИ осуществляется РОССТАНДАРТом на основании испытаний СИ, которые проводятся Государственными центрами испытаний СИ.

Ведение Государственного реестра средств измерений возложено на ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы». Сведения об утвержденных типах средств измерений допущенных к использованию в РФ, включенных в госреестр средств измерений смотрите здесь.

Порядок ведения Государственного реестра средств измерений указан в соответствующем документе: Правила по метрологии ПР 50.2.011-94 «Порядок ведения Государственного реестра средств измерений»».