4. Аттестация средств измерений (си) по нормируемым метрологическим характеристикам;

Средства измерений - это технические средства, используемые при измерениях и имеющие нормированные метрологические свойства.

В число средств измерений входят: меры, измерительные приборы, измерительные системы, измерительные установки, измерительные преобразователи.

Мера - средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера. Мера воспроизводит величины, значения которых связаны с принятой единицей этой величины определенным, известным соотношением. Примеры мер: концевые меры длины, гири, измерительные колбы.

В настоящее время применяют меры следующих типов:

а) однозначные - воспроизводящие физическую величину одного размера (гиря);

б) многозначные - воспроизводящие ряд однозначных величин различного размера (миллиметровая линейка, вариометр индуктивности, магазин мер, набор плоско-параллельных плит).

Измерительный преобразователь - средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателя.

По месту, занимаемому в измерительной цепи, измерительные преобразователи подразделяют на следующие классы:

а) первичный преобразователь - преобразователь, к которому непосредственно подведена измеряемая величина (термопара, тензодатчик, пьезодатчик);

б) передающий преобразователь - служит для дистанционной передачи измерительной информации;

в) промежуточный преобразователь - преобразователь, занимающий в измерительной цепи место после первичного преобразователя.

Измерительный прибор - средство для измерения, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем.

В основе действия любого измерительного прибора положен некий физический принцип преобразования измерительной информации к воспринимаемому виду. Для измерения одной и той же физической величины могут быть использованы принципиально разные физические закономерности. Например, для измерения длины применяют механические, оптические, пневматические и электрические приборы.

Принципиально измерительный прибор может состоять из следующих основных элементов: чувствительного элемента, измерительного, промежуточного и передающего преобразователей, каналов связи, согласующих элементов, измерительного механизма, отчетного устройства.

По способу образования показаний измерительные приборы делят на следующие типы:

а) показывающие приборы - допускают только отсчитывание показаний. Такие приборы бывают снабжены либо шкалой и указателем, либо цифровым табло.

б) регистрирующие приборы - допускают регистрацию показаний либо в виде диаграммы, либо в виде цифровой информации.

По способу получения значений измерительные приборы делят на следующие типы:

а) приборы прямого действия - в них предусмотрено одно или несколько преобразований сигнала измерительной информации в одном направлении без обратной связи (манометр, термометр, амперметр);

б) приборы сравнения - предназначены для сравнения измеряемой величины с величиной, значение которой известно (равноплечные весы, потанциометр, компаратор для линейных размеров и т.д.).

Приборы прямого действия подразделяют на типы:

• показывающие значение измеряемой величины;

• интегрирующие приборы - в них производится суммирование произведений измеряемой величины на малый отрезок другой величины (чаще всего времени). Например электрический счетчик суммирует мгновенные значения электрической мощности умноженные на малый промежуток времени.

Измерительные установки - это совокупность функционально объединенных средств измерений (мер, измерительных преобразователей, измерительных приборов) и вспомогательных устройств, предназначенных для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для непосредственного восприятию наблюдателем, и расположенных в одном месте.

Примеры: Универсальная испытательная машина, тензометрическая установка определения усилия процессов ОМД.

Измерительные системы - также совокупность функционально объединенных средств измерений и вспомогательных устройств, но предназначенных для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для автоматической обработки, передачи на расстояние и использования в системах автоматического регулирования.

Параметры и свойства средств измерений

Измерительную информацию, воспринимаемую и в дальнейшем преобразуемую средством измерения, называют входным сигналом.

Выходным сигналом называют измерительную информацию, преобразованную к удобному для восприятия виду.

Зависимость между входным и выходным сигналами называют градуировочной характеристикой средства измерения.

Отношение величины выходного сигнала к величине выходного сигнала называют чувствительностью (или коэффициентом чувствительности) средства измерения.

Порогом чувствительности называют минимальное изменение измеряемой величины, вызывающее наименьшее перемещение указателя средства измерения.

Пределами измерения называют наименьшее и наибольшее значения измеряемой величины, которые могут быть измерены донным измерительным средством.

Под диапазоном измерений понимается область значений измеряемой величины, для которой нормированы погрешности средства измерения.

Нормальными условиями применения средства измерения называют такие условия, при которых влияющие на работоспособность средства измерения физические параметры находятся в области нормальных значений, оговоренных в ГОСТе, ТУ или инструкции на средство измерения.

Например. По ГОСТ 8.051 – 81 [109] для выполнения линейных измерений в пределах от 1 до 500 мм нормальными являются следующие условия:

• температура окружающей среды 20 ºС;

• атмосферное давление 0.1 МПа;

• относительная влажность воздуха 58 %;

• ускорение свободного падения 9.8 м/с2;

• направление линейных измерений линейных размеров до 160 мм у наружных поверхностей - вертикальное, в остальных случаях - горизонтальное;

• относительная скорость движения среды равна нулю;

• значения внешних сил, кроме сил тяжести, атмосферного давления, давления магнитного поля Земли и сил сцепления элементов измерительной системы, равны нулю.

Метрологические характеристики и классы точности средств измерений

Для оценки погрешностей измерений при применении того или иного средства измерения государственными стандартами устанавливается номенклатура нормируемых метрологических средств измерений в соответствии с ГОСТ 8.009-84 [110].

Основными (наиболее часто применяемыми) нормируемыми метрологическими характеристиками являются следующие:

1. погрешности средств измерений;

2. Цена деления равномерной шкалы измерительного прибора (многозначной меры) или минимальная цена деления неравномерной шкалы, а также пределы шкалы измерительного прибора;

3. Вариация показаний прибора - это разность показаний прибора при достижении некоторого значения измеряемой величины сверху (при уменьшении) и снизу (при увеличении);

4. Время установки показаний - промежуток времени с момента скачкообразного изменения измеряемой величины до момента, когда показатель прибора войдет в зону установившегося состояния;

5. Амплитудно-частотная характеристика средства измерения - это зависимость от частоты отношения амплитуды выходного сигнала к амплитуде синусоидально изменяющегося входного сигнала, деленного на статическую чувствительность средства измерения;

6. Фазовая характеристика - зависимость от частоты сдвига фазы колебаний выходного сигнала относительно фазы синусоидально изменяющегося входного сигнала.

Кроме приведенных в государственных стандартах определен еще рад характеристик, имеющих значительно более редкое применение.

Для каждого конкретного вида средств измерений в ГОСТ 8.009-72 установлены определенные комплексы из перечисленных метрологических характеристик. Например, для вольтметров в зависимости от класса точности нормируют: предел допустимой основной погрешности и соответствующие нормальные условия, предел допустимых дополнительных погрешностей и соответствующие рабочие области влияющих величин, пределы допустимой вариации показаний, невозвращение указателя к нулевой отметке.

Конкретные значения метрологических характеристик входящие в такие комплексы, позволяют выявить такую качественную характеристику средства измерения, как точность средства измерения, положенную в основу деления средств измерений на классы точности.

Класс точности средства измерения - это обобщенная характеристика средства измерения, определяемая пределами допустимых основных и дополнительных погрешностей, а также другими свойствами средств измерений, влияющими на точность, значения которых устанавливаются в стандартах на отдельные виды средств измерений.

Общее положение о делении средств измерений на классы точности и способы нормирования метрологических характеристик регламентированы в ГОСТ 8.401-80.

Обозначения класса точности наносится на циферблатах, щитках и корпусах средств измерений, приводятся в их технической документации. Кроме того, там же приводится ссылка на стандарт, который устанавливает класс точности для этого типа средства измерения.

В настоящее время обозначение классов точности средств измерений пока слабо стандартизовано. Применяются различные обозначения классов точность, например следующие: арабскими цифрами, двумя арабскими цифрами через дробь, цифрами со специальными значками (например галочками), цифрами в кружке, заглавными латинскими буквами, римскими цифрами и т.д.

Стандартизация – это работа по установлению и применению норм и правил с целью упорядочить и оптимизировать деятельность в конкретной области.

Сертификация – это подтверждение качества продукции или производства и их соответствия действующим стандартам и другим нормативно-техническим документам.

Нормативные документы:

Обязательные:

Законы РФ

Указы Президента РФ

Постановления правительства РФ

Законы РФ, указы Президента и постановления Правительства обязательны к исполнению на всей территории РФ и на всех предприятиях, во всех организациях и учреждениях независимо от форм собственности.

Государственные стандарты (ГОСТы) – нормативные документы, обязательные к исполнению на всей территории РФ и во всех отраслях народного хозяйства.

Отраслевые стандарты (ОСТы) – нормативные документы, обязательные к исполнению на всей территории РФ и в тех отраслях, к которым они относятся.

Стандарты предприятий (СТП) – нормативные документы, обязательные к исполнению на том предприятии, на котором они приняты и утверждены в установленном порядке.

Технические условия (ТУ) – технические документы, которым должны соответствовать те изделия, на которые данные ТУ распространяются.

Правила.

Правила технической эксплуатации.

Рекомендательные:

Руководящие документы (РД) и методические указания метрологических институтов (МИ) регламентируют деятельность в тех областях, на которые распространяются.

Правила и рекомендации – нормативные документы.

2. Международная система единиц (СИ). Перечислить основные единицы и привести их определения по ГОСТ 8.417 – 2002. Дать примеры производных единиц, а также внесистемных единиц постоянно и временно допускаемых к применению наравне с единицами СИ. Дольные и кратные приставки, используемые с единицами СИ. Привести примеры.

В 1960г. XI ГКМВ приняла решение:

• присвоить системе, основанной на шести основных единицах, наименование «Международная система единиц»;

• установить международное сокращенное наименование этой системы «SI» (от начальных букв Sisteme International);

• ввести таблицу приставок для образования кратных и дольных единиц.