Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Метрология, стандартизация, сертификация

..pdf
Скачиваний:
10
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
3.74 Mб
Скачать

Третий, главный этап измерения - измерительный эксперимент. В узком смысле он является отдельным измерением. В общем случае после­ довательность действий во время этого этапа следующая:

приведение во взаимодействие средств и объекта измерений;

преобразование сигнала измерительной информации;

воспроизведение сигнала заданного размера;

сравнение сигналов и регистрация результата.

Последний этап измерения - обработка экспериментальных данных.

В общем случае она осуществляется в последовательности, которая отра­ жает логику решения измерительной задачи:

предварительный анализ информации, полученной на предыдущих этапах измерения;

вычисление и внесение возможных поправок на систематические погрешности;

формулирование и анализ математической задачи обработки дан­

ных;

построение или уточнение возможных алгоритмов обработки дан­ ных, т.е. алгоритмов вычисления результата измерения и показателей его погрешности;

• анализ возможных алгоритмов обработки и выбор одного из них на основании известных свойств алгоритмов, априорных данных и предва­ рительного анализа экспериментальных данных;

проведение вычислений согласно принятому алгоритму, в итоге которых получают значения измеряемой величины и погрешностей изме­ рений;

анализ и интерпретация полученных результатов;

запись результата измерений и показателей погрешности в соответствии с установленной формой представления.

Некоторые пункты данной последовательности могут отсутствовать при реализации конкретной процедуры обработки результатов измерений.

Задача обработки данных подчинена цели измерения и после выбора СИ однозначно вытекает из измерительной задачи и, следовательно, является вторичной.

Перечисленные выше этапы существенно различаются по выполняе­ мым операциям и их трудоемкости. В конкретных случаях соотношение и значимость каждого из этапов заметно варьирует. Для многих технических измерений вся процедура измерения сводится к экспериментальному этапу, поскольку анализ и планирование, включая априорное оценивание по­ грешности, выбор нужных методов и средств измерений осуществляют­ ся предварительно, а обработка данных измерений, как правило, мини­ мизируется.

71

Выделение этапов измерения имеет непосредственное практическое значение - способствует своевременному осознанному выполнению всех действий и оптимальной реализации измерений. Это в свою очередь позво­ ляет избежать серьезных методических ошибок, связанных с переносом проблем одного этапа на другой.

1.5.1. Градуировка, регулировка, поверка и калибровка средств измерений

Градуировкой называется процесс нанесения отметок на шкалы средств измерений, а также определение значений измеряемой величины, соответствующих уже нанесенным отметкам, для составления градуиро­ вочных кривых или таблиц. Различают следующие способы градуировки: использование типовых шкал, индивидуальная градуировка, градуировка условной шкалы.

Использование типовых шкал. Для подавляющего большинства ра­ бочих и многих образцовых приборов используют типовые печатные шка­ лы, которые изготавливаются заранее в соответствии с статической харак­ теристикой идеального прибора. Если статическая характеристика линей­ на, то шкала оказывается равномерной. При регулировке параметрам эле­ ментов прибора экспериментально придают такие значения, при которых погрешность в точках регулировки становится равной нулю.

Индивидуальная градуировка шкал. Индивидуальную градуировку шкал осуществляют в тех случаях, когда статическая характеристика при­ бора нелинейна или близка к линейной, но характер изменения системати­ ческой погрешности в диапазоне измерения случайным образом меняется от прибора к прибору данного типа, например вследствие разброса линей­ ности характеристик чувствительного элемента так, что регулировка не позволяет уменьшить основную погрешность до пределов ее допускаемых значений.

Индивидуальную градуировку проводят в следующем порядке.

На предварительно отрегулированном приборе устанавливают ци­ ферблат с еще не нанесенными отметками. К измерительному прибору подводят последовательно измеряемые величины нескольких наперед за­ данных или выбранных значений. На циферблате наносят отметки, соот­ ветствующие положениям указателя при этих значениях измеряемой вели­ чины, а расстояния между отметками делят на равные части.

При индивидуальной градуировке систематическая погрешность уменьшается во всем диапазоне измерения, а в точках, полученных при градуировке, она достигает значения, равного погрешности обратного хо­ да.

72

Градуировка условной шкалы. Условной называется шкала, снабжен­ ная некоторыми условными нанесенными делениями, например через мил­ лиметр или угловой градус. Градуировка шкалы состоит в определении при помощи образцовых мер или измерительных приборов значений изме­ ряемой величины, соответствующих некоторым отметкам, нанесенным на ней. В результате определяют зависимость числа деления шкалы, прой­ денных указателем, от значений измеряемой величины. Эту зависимость представляют в виде таблицы или рафика. Если необходимо избавиться и от погрешности обратного хода, градуировку осуществляют раздельно при прямом и обратном ходе.

Регулировка средств измерений. Используя методы теории точно­ сти, всегда можно найти такие допуски на параметры элементов измери­ тельного прибора или преобразователя, соблюдение которых гарантирова­ ло бы и без регулировки их получение с погрешностями, меньшими их до­ пускаемых пределов. Однако во многих случаях эти допуски оказываются настолько малы, что изготовление прибора с заданными пределами допус­ каемых погрешностей становится технологически неосуществим. Выйти из положения можно двумя путями: расширить допуски на параметры неко­ торых элементов приборов и ввести в его конструкцию дополнительные регулировочные узлы, способные компенсировать влияние отклонений этих параметров от их номинальных значений на величину, равную по­ грешности измерительного прибора, и осуществить специальную градуи­ ровку измерительного прибора.

Вбольшинстве случаев в измерительном приборе можно найти или предусмотреть такие элементы, вариация параметров которых наиболее заметно сказывается на его систематической погрешности, главным обра­ зом погрешности схемы, аддитивной и мультипликативной погрешностях.

Вобщем случае в конструкции измерительного прибора должны быть предусмотрены два регулировочных узла: регулировка нуля и регу­ лировка чувствительности. Регулировкой нуля уменьшают влияние адди­ тивной погрешности, постоянной для каждой точки шкалы, а регулировкой чувствительности уменьшают мультипликативные погрешности, меняю­ щиеся линейно с изменением измеряемой величины. При правильной ре­ гулировке нуля и чувствительности уменьшается и влияние погрешности схемы прибора. Кроме того, некоторые приборы снабжаются устройствами для регулировки погрешности схемы. После регулировки нуля системати­ ческая погрешность обращается в нуль на нижнем пределе измерения, а в диапазоне измерения принимает значения, являющиеся случайной функ­

цией Дс(Л0 измеряемой величины.

Характер случайной функции Дс(Л0 определяется соотношением ее составляющих. Более высокими метрологическими характеристиками об­

73

ладают измерительные приборы, имеющие узел регулировки чувствитель­ ности. Наличие такой регулировки позволяет поворачивать статистиче­ скую характеристику, что открывает большие возможности для снижения погрешности схемы и главным образом мультипликативной погрешности. Так, после регулировки приборов кривые погрешностей уменьшаются в несколько раз, особенно при превалирующем влиянии мультипликативной погрешности. От правильности выбора точек регулировки зависят значе­ ния оставшихся после регулировки систематических погрешностей в дру­ гих точках шкалы.

Теория регулировки и должна дать ответ на вопрос, какие точки шкалы следует выбрать в качестве точек регулировки. Однако общего ре­ шения этой задачи еще не найдено. Трудности решения усугубляются тем, что положение этих точек на шкале определяется не только схемой и кон­ струкцией прибора, но и технологией изготовления его элементов и узлов.

На практике в качестве точек регулировки принимают начальное и конечное, среднее и конечное или начальное, среднее и конечное значения измеряемой величины в диапазоне измерения. При этом значения система­ тической погрешности близки к минимально возможным, поскольку в дей­ ствительности точки регулировки часто располагаются близко к началу, средине или концу шкалы. Таким образом, под регулировкой средств из­ мерения понимается совокупность операций, имеющих целью уменьшить основную погрешность до значений, соответствующих пределам ее допус­ каемых значений, путем компенсации систематической составляющей по­ грешности средств измерений, т.е. погрешности схемы, мультипликатив­ ной и аддитивной погрешностей.

Калибровка средств измерений. Если поверка является обязатель­ ной операцией, контролируемой органами Государственной метрологиче­ ской службы (ГМС), то калибровка - функция добровольная, выполняемая либо метрологической службой предприятия, либо по его заявке любой другой организацией, имеющей аттестат на выполнение данной работы. Калибровку отличает от поверки, прежде всего, область распространения. Калибровке подвергаются те средства измерений, которые не подлежат го­ сударственному метрологическому контролю и надзору, т.е. поверке. Кро­ ме того, в мировой торговле важнейшим условием является доверие к про­ давцу продукции, которое, в частности, подкрепляется сертификатом о ка­ либровке средств измерений, выданным от имени авторитетной нацио­ нальной метрологической организации.

Однако добровольность калибровки как формы контроля пригодно­ сти средств измерений не снимает с метрологической службы предприятия необходимость соблюдения при этом определенных требований. Главное из этих требований - обязательная привязка рабочего средства измере­ ний к государственному эталону. Это означает, что функция калиб­

74

ровки является составной частью национальной системы обеспечения единства измерений.

Поверка средств измерений совокупность операций, выполняе­ мых ГМС или другими уполномоченными на то органами и организациями с целью определения и подтверждения соответствия средств и измерений, установленных техническими требованиями. Поверка средств измерений осуществляется физическим лицом, аттестованным в качестве поверителя органом Государственной метрологической службы.

В соответствии с законом РФ «Об обеспечении единства измерений» средства измерений, подлежащие государственному метрологическому контролю и надзору, должны пройти поверку при выпуске из производства или ремонта, при ввозе по импорту и эксплуатации. Допускается продажа и выдача на прокат только поверенных средств измерений.

Госстандарт России утвердил ряд документов, регламентирующих различные аспекты поверочной деятельности. Основными являются «Пра­ вила по метрологии», которые освещают такие вопросы, как поверка средств измерений, организация и порядок проведения, порядок аттеста­ ции поверителей средств измерений, нанесения поверительных клейм, правила проведения аккредитации метрологических служб юридических лиц на право поверки средств измерений.

Также установлено, что поверку средств измерений осуществляют органы ГМС, государственные научные метрологические центры, а также аккредитованные метрологические службы юридических лиц. Поверка проводится физическим лицом, аттестованным в качестве поверителя в со­ ответствии с правилами ПР 50.2012-94, по нормативным документам, ут­ верждаемым по результатам испытаний с целью установления типа.

Результатом поверки является подтверждение пригодности средств измерений к применению или признание средства измерения непригодным к применению. Если по результатам поверки средство признано пригод­ ным, то на него и техническую документацию наносится оттиск поверительного клейма и выдастся «Свидетельство о поверке». Если средство признано непригодным к применению, оттиск клейма и «Свидетельство о поверке» аннулируются и выписывается «Извещение о непригодности» или делается соответствующая запись в технической документации.

В соответствии с правилами ПР 50.2.006-94 средства измерений подвергают первичной, периодической, внеочередной, инспекционной и экспертной поверке.

Первичной поверке подлежат средства измерений утвержденных ти­ пов при выпуске из производства и ремонта, при ввозе по импорту, а также средства измерений, находящиеся в эксплуатации или на хранении через определенные межповерочиые интервалы. Перечни средств измерений, подлежащих поверке, составляют юридические и физические лица - вла­

75

дельцы средств измерений. Результаты периодической поверки действи­ тельны в течение межповерочного интервала. Корректировка межповероч­ ных интервалов проводится органами ГМС по согласованию с метрологи­ ческой службой юридического лица.

Внеочередную поверку проводят при эксплуатации средств измере­ ний в случае:

повреждения знака поверительного клейма, а также утраты свиде­ тельства о поверке;

ввода в эксплуатацию средств измерений после длительного хра­ нения (более одного межповерочного интервала);

проведения повторной юстировки или настройки после известного или предполагаемого ударного воздействия на средство измерений или при неудовлетворительной работе прибора;

продажи потребителю средств измерений, не реализованных по ис­ течении срока, равного половине межповерочного интервала на них.

Инспекционную поверку проводят для выявления пригодности к при­ менению средств измерений при осуществлении государственного метро­ логического надзора.

Экспертную поверку осуществляют при проведении метрологиче­ ской экспертизы органами Государственной метрологической службы. Экспертную поверку проводят с целью обоснования заключения о пригод­ ности средств измерений к применению по требованию судебно­ следственных органов, милиции, Государственного арбитража.

1.6.Правовые основы обеспечения единства измерений. Закон РФ «Об обеспечении единства измерений»

Настоящий Закон устанавливает правовые основы обеспечения единства измерений в Российской Федерации, регулирует отношения го­ сударственных органов управления Российской Федерации с юридически­ ми и физическими лицами по вопросам выпуска, эксплуатации, ремонта, продажи и импорта средств измерений и направлен на защиту прав и за­ конных интересов граждан от отрицательных последствий недостоверных результатов измерений.

Регулирование отношений, связанных с обеспечением единства из­ мерений в Российской Федерации в соответствии с Конституцией Россий­ ской Федерации, осуществляется настоящим Законом и принимаемыми в соответствии с ним актами законодательства Российской Федерации.

В соответствии с настоящим Законом и другими актами законода­ тельства РФ Госстандарт России утверждает нормативные документы по обеспечению единства измерений, устанавливающие метрологические

76

правила и нормы и имеющие обязательную силу на территории Россий­ ской Федерации.

Государственное управление деятельностью по обеспечению един­ ства измерений в Российской Федерации осуществляет Комитет РФ по стандартизации, метрологии и сертификации (Госстандарт России).

Ккомпетенции Госстандарта России относятся:

межрегиональная и межотраслевая координация деятельности по обеспечению единства измерений в Российской Федерации;

представление Правительству Российской Федерации предложе­ ний по единицам величин, допускаемым к применению;

установление правил создания, утверждения, хранения и примене­ ния эталонов единиц величии;

определение общих метрологических требований к средствам, ме­ тодам и результатам измерений;

осуществление государственного метрологического контроля и

надзора;

осуществление контроля за соблюдением условий международных договоров Российской Федерации о признании результатов испытаний и поверки средств измерений;

руководство деятельностью ГМС и иных государственных служб обеспечения единства измерений;

участие в деятельности международных организаций по вопросам

обеспечения единства измерений.

В соответствии с настоящим Законом и другими актами законода­ тельства РФ Госстандарт России утверждает нормативные документы по обеспечению единства измерений, устанавливающие метрологические правила и нормы и имеющие обязательную силу на территории Россий­ ской Федерации.

Допускается утверждение нормативных документов по обеспечению единства измерений Госстандартом России и заинтересованными государ­ ственными органами управления РФ, несущими ответственность за приме­ нение указанных документов в порученных им сферах управления.

1.7. Структура и функции метрологической службы РФ

Государственная метрологическая служба России (ГМС) представля­ ет собой совокупность государственных метрологических органов и созда­ ется для управления деятельностью по обеспечению единства измерений. Общее руководство ГМС осуществляет Госстандарт РФ. Метрологические службы государственных органов управления и юридических лиц органи­ зуют свою деятельность на основе положений законов «Об обеспечении единства измерений», «О стандартизации», «О сертификации продукции и

77

услуг», постановлений Правительства РФ, административных актов субъ­ ектов Федерации, областей и городов, нормативных документов Государ­ ственной системы обеспечения единства измерений, а также на основе по­ становлений Госстандарта РФ.

В соответствии с Положением о Госстандарте РФ, на него возложено решение ряда основных задач метрологического обеспечения.

Решая эти задачи, Госстандарт РФ определяет основные направления развития метрологического обеспечения, охватывающие разработку меж­ отраслевых программ метрологического обеспечения, разработку научнометодических, технико-экономических, правовых и организационных ос­ нов метрологического обеспечения на всех уровнях.

Госстандарт РФ проводит работы, направленные на установление единых требований к метрологическим характеристикам средств измере­ ний, выпуск новых типов средств измерений, осуществление контроля за качеством продукции приборостроения, установление единого порядка пе­ редачи размеров, единиц физических величин от государственных этало­ нов к рабочим средствам измерений. Совершенствование эталонов единиц физических величин также входит в 1фуг работ, которые закреплены за Госстандартом РФ. Комитет принимает решения, связанные с установле­ нием единиц физических величин, допускаемых к применению в стране, а также проводит работы по развитию и совершенствованию государствен­ ной системы обеспечения единства измерений.

Представленные направления деятельности Госстандарта, а также международное сотрудничество в области метрологии, установление об­ щих требований к стандартным образцам состава и свойств веществ и ма­ териалов и их аттестация, руководство работой Государственной службы стандартных данных, обеспечение научно-технической информацией в об­ ласти метрологического обеспечения - таковы далеко не все аспекты дея­ тельности Госстандарта РФ и его метрологических органов в решении за­ дач, стоящих перед метрологической службой страны.

Государственная метрологическая служба находится в ведении Гос­ стандарта России и включает в себя:

государственные научные метрологические центры; органы ГМС на территории республик в составе РФ, автономной об­

ласти, автономных округов, краев, областей, городов Москвы и СанктПетербурга.

Центры стандартизации и метрологии проводят свою работу в соот­ ветствии с возложенными на них задачами, решение которых направлено на обеспечение единства и достоверности измерений и на внедрение в на­ учные исследования и производство современных методов и средств изме­ рений. Большая ответственность возлагается на центры стандартизации и метрологии в связи с работами по передаче размеров единиц физических

78

Рис. 1.19. Структура метрологической службы

величин от рабочих эталонов к исходным образцам средствам измерений высшего разряда лабораторий государственной и ведомственных метроло­ гических служб (рис. 1.19).

Одним из направлений в деятельности центров является государст­ венный надзор за метрологическим обеспечением производства. Так как его уровень зависит от степени развития ведомственных метрологических служб, то центры оказывают всяческую поддержку метрологическим службам предприятий, осуществляют необходимое методическое руково­ дство.

Центры проводят научно-исследовательские проектно-конструк­ торские работы, направленные на совершенствование метрологического обеспечения. Таким образом, все территориальные органы осуществляют на закрепленной за ними территории функции и права Госстандарта, про­ водя единую техническую политику в области метрологии и измеритель­ ного дела, направленную на ускорение научно-технического прогресса, со­ вершенствования производства и управления, улучшения качества про­ дукции.

79

Сферы распространения государственного метрологического кон­ троля и надзора:

здравоохранение, ветеринария, охрана окружающей среды, обеспечение безопасности труда;

торговые операции, государственные учетные операции, банков­ ские, налоговые, таможенные и почтовые операции;

обеспечение обороны государства;

геодезические и гидрометеорологические работы;

обязательная сертификация продукции и услуг;

государственные учетные операции;

измерения, проводимые по поручению органов суда, прокура­ туры, арбитражного суда, и др.

Ведомственная метрологическая служба - государственные органы

управления РФ, а также предприятия, организации, учреждения, являю­ щиеся юридическими лицами, создают в необходимых случаях в установ­ ленном порядке метрологические службы для выполнения работ по обес­ печению единства и требуемой точности измерений и для осуществления метрологического контроля и надзора.

Права и обязанности метрологических служб определяются положе­ ниями о них, утверждаемыми руководителями государственных органов управления или юридических лиц в порядке, устанавливаемом Правитель­ ством РФ.

Ведомственная метрологическая служба, являющаяся частью единой метрологической службы страны, возглавляемая Госстандартом РФ, осу­ ществляет комплекс работ по обеспечению единства требуемой точности измерений, выполняемых на предприятиях и направленных на ускорение технического процесса, повышение эффективности производства и улуч­ шение качества выпускаемой продукции.

Перед службой стоит ответственная задача - обеспечить руково­ дство, координацию и выполнение работ по метрологическому обеспече­ нию разработки, производства, испытаний и эксплуатации продукции, вы­ пускаемой подведомственными предприятиями.

Одним из основных направлений работы службы следует считать ор­ ганизацию и проведение анализа состояния измерений и метрологического обеспечения на подведомственных предприятиях, исходя из полученных данных, комплексных программ метрологического обеспечения отрасли, а также изучение специфики производства каждого предприятия.

Служба организует ведомственный контроль состояния и правильно­ сти применения средств измерений, а также соблюдения метрологических правил, норм и требований на предприятиях, прикрепляет организации и предприятия к соответствующим головным и базовым организациям мет­ рологической службы на предмет метрологического обслуживания.

Соседние файлы в папке книги