Метрологические характеристики средств измерений
жүктеу/скачать 31.82 Kb.
|
|
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение образования "Северо-Восточный Федеральный Университет Имени М.К. Аммосова" Институт языков и культуры народов СВ РФ Кафедра социально-культурного сервиса и туризма РЕФЕРАТ По дисциплине: «Стандартизация и сертификация в туристской индустрии» Тема: Метрологические характеристики средств измерений СОДЕРЖАНИЕВВЕДЕНИЕ 3 ГЛАВА 1 СУЩНОСТЬ И ПОНЯТИЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ 4 1.1 Определение и типы метрологической характеристики СИ 4 1.2 Классификация и метрологические характеристики средств измерений 5 ГЛАВА 2 ПОРЯДОК И ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ 10 2.1 Порядок утверждения типа средств измерений 10 2.2 Понятие и типы эталонов…………………………………………………...11 ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………14 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ………15 ВВЕДЕНИЕ
Высокоточные измерения играют огромную роль в современном обществе и приобретают все большее значение во многих сферах человеческой деятельности. Практически все отрасли техники, промышленность и наука не могли бы существовать без системы измерений, определяющих как качество выпускаемой продукции, так и все технологические процессы, контроль и управление. Нет ни одной сферы человеческой деятельности, где бы не применялись результаты измерений, испытаний и контроля. Основой любого анализа, планирования, управления и прогнозирования является достоверная исходная информация, которая может быть получена путем измерения требуемых физических величин. Только высокие и гарантированные показатели точности результатов измерений обеспечат правильность принимаемых решений. В соответствии с РМГ 29-2013, наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства, и способах достижения требуемой точности называется метрология (metrology). ГЛАВА 1 СУЩНОСТЬ И ПОНЯТИЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ 1.1 Определение и типы метрологической характеристики СИ Метрологическая характеристика средства измерений - характеристика одного из свойств средства измерений, влияющая на результат измерений и на его погрешность. Для каждого типа средств измерений устанавливают свои метрологические характеристики. Метрологические характеристики, устанавливаемые нормативно-техническими документами, называют нормируемыми, а определяемые экспериментально - действительными метрологическими характеристиками. Метрологические характеристики средств измерений являются составной частью исходной информации: - для определения результатов измерений и расчётной оценки характеристик инструментальной составляющей погрешности измерений; - для расчёта метрологических характеристик каналов измерительных систем, состоящих из средств измерений с нормированными метрологическими характеристиками; - для оптимального выбора средств измерений; - для использования в качестве проверяемых характеристик при контроле средств измерений. К метрологическим характеристикам относят функцию преобразования, погрешность средства измерений, чувствительность, цену деления шкалы, порог чувствительности, диапазон измерений, вариацию показаний и др. Для обеспечения единства измерений и взаимозаменяемости средств измерений их метрологические характеристики нормируют и регламентируют. Для этого используют нормированные значения погрешности. Под нормированным значением понимают погрешность, являющуюся предельной для данного типа средств измерений. Правила предписания пределов допускаемых погрешностей и форма их записи устанавливаются системой стандартов, обеспечивающей единство измерений. В последние десятилетия такое нормирование проводится согласно положениям ГОСТ 8.009-84 ГСП Нормируемые метрологические характеристики средств измерений. 1.2 Классификация и метрологические характеристики средств измерений Нормируемые метрологические характеристики - это совокупность метрологических характеристик данного типа средств измерений, устанавливаемая нормативными документами на средства измерений. ГОСТ 8.009-84 предусматривает следующую номенклатуру метрологических характеристик. 1. Характеристики средств измерений, предназначенные для определения результатов измерений: - функция преобразования Y = /(X) измерительного преобразователя, а также измерительного прибора с наименованной шкалой или со шкалой, отградуированной в единицах, отличающихся от единиц входной величины; - номинальное значение однозначной или значения многозначной меры; - цена деления шкалы измерительного прибора или многозначной меры; - вид выходного кода, число разрядов кода, цена единицы наименьшего разряда кода средств измерений, предназначенных для выдачи результатов в цифровом коде. 2. Характеристики погрешностей средств измерений. 2.1 Характеристики систематической абсолютной составляющей погрешности As(Ac) средств измерений: - значение систематической составляющей As1; - значение As наряду с оценкой математического ожидания A/[4J, а также среднего квадратического отклонения s(As). При этом систематическая погрешность рассматривается как случайная величина на множестве средств измерений данного типа. Под значением МАx] следует понимать статистическую оценку. 2.2 Характеристики случайной составляющей Д погрешности средств измерений: - среднее квадратическое отклонение. v[ ]; - нормализованная автокорреляционная функция г(г) или функция спектральной плотности S^co); - случайная составляющая (н) погрешности от гистерезиса (вариация Н выходного сигнала средства измерений). Вариацией выходного сигнала называется погрешность средства измерений, представляющая разность показаний, получаемых при измерениях одного и того же значения измеряемой величины, сначала - приближением к нему со стороны меньших значений, затем - со стороны больших значений шкалы. 2.3 Характеристика погрешности средств измерений в том случае, когда систематическая и случайная составляющие не разделяются (абсолютная погрешность или относительная погрешность). Различие в нормировании систематической и случайной составляющих погрешностей средств измерений вызвано тем, что разброс случайных погрешностей различных экземпляров данного типа средств измерений небольшой по сравнению с нормированным значением. v[ ], а для систематической составляющей погрешности разброс обычно большой. Поэтому, как будет показано далее, для случайной составляющей погрешности нормируется только предел допускаемых значений среднего квадратического отклонения, а для систематической составляющей погрешности наряду с этой характеристикой при необходимости нормируется также оценка математического ожидания систематической составляющей погрешности (для ансамбля средств измерений данного типа). 3. Характеристики чувствительности средств измерений к влияющим величинам: - функция влияния ^/(с), где данная влияющая величина; - изменения значений метрологических характеристик средств измерений, вызванные изменениями влияющих величин (в пределах рабочего диапазона влияющих величин). 4. Динамические характеристики средств измерений. 4.1 Полные динамические характеристики аналоговых средств измерений, которые можно рассматривать как линейные: - переходная характеристика h(t); - импульсная переходная характеристика g(t); - амплитудно-фазовая характеристика G(jco); - амплитудно-частотная характеристика A{jco) - передаточная функция G(p). 4.2 Частные динамические характеристики аналоговых средств измерений - время реакции tr; - постоянная времени Т; - коэффициент демпфирования (нем. Dcmpfer-глушитель) ydam. 4.3 Частные динамические характеристики аналого-цифровых преобразователей, цифроаналоговых преобразователей, цифровых измерительных приборов: - время реакции tr; - погрешность датирования отсчёта td; - максимальная частота (скорость) измерений. Время реакции представляют временем установления выходного сигнала (для показывающих средств измерений - время установления показаний). Погрешность датирования отсчёта возникает вследствие неизвестности момента времени (внутри шага дискретизации входного сигнала), при котором значение изменяющейся величины равно значению выходного цифрового сигнала в соответствующем цикле преобразования. 4.4 Динамические характеристики аналого-цифровых средств измерений, в том числе измерительных каналов измерительных систем, включающих АЦП, время реакции которых больше интервала времени между двумя измерениями: - погрешность датирования отсчёта; - максимальная частота (скорость) измерений. Если время реакции превышает интервал времени между двумя измерениями более чем в 3 раза, то погрешность датирования не нормируется. Если время реакции превышает интервал времени между двумя измерениями менее чем в 3 раза, то полная динамическая характеристика аналоговой части аналого-цифровых средств измерений не нормируется. Если АЦП и ЦАП включены в измерительные каналы автоматизированных измерительных систем, в которых передача сигналов управления, синхронизации и измерительной информации осуществляется через интерфейс (например, КОП, КАМАК), то динамические характеристики указываются с учётом времени выполнения служебных операций, присущих данному интерфейсу. 5. Характеристики средств измерений, позволяющие учесть их взаимодействие с подключённым к входу или выходу объектом измерений, цифропечатающим устройством и др. (входное и выходное полные сопротивления линейного измерительного преобразователя). 6. Значения неинформативных параметров выходного сигнала средств измерений. К неинформативным параметрам выходного сигнала относятся параметры, не связанные функционально с измеряемой величиной. Если для генератора высокочастотных колебаний (низкочастотных) сигналов частота сигнала является информативным сигналом, то значение напряжение на соответствующей частоте - неинформативным параметром. Для вольтметра переменного электрического тока напряжение является информативным, а частота тока, при которой проводятся измерения - неинформативным параметром. Кроме того, средство измерений характеризуют следующие метрологические характеристики: Функция преобразования (статическая характеристика) - функциональная зависимость между информативными параметрами выходного и входного сигналов средства измерений. Её можно задавать аналитически, таблично или графически. Диапазон (от греч. 5va (rcaaov) - через все струны) показаний средства измерений - область значений шкалы прибора, ограниченная начальным и конечным значениями шкалы. Диапазон измерений средства измерений - область значений величины, в пределах которой нормированы допускаемые значения погрешности средства измерений. Значения величины, ограничивающие диапазон измерения снизу и сверху (слева и справа), называют соответственно нижним и верхним пределом измерений. Чувствительность средства измерений S есть свойство средства измерений, определяемое отношением изменения выходного сигнала А У этого средства к вызывающему его изменению измеряемой величины АХ. Методику и алгоритм оценки (контроля) метрологических и точностных характеристик выбирают в зависимости от следующих факторов: - цели метрологических исследований или испытаний (определение метрологических или точностных характеристик свойств изделий, непосредственная оценка и контроль характеристик, установление норм на характеристики, проверка рациональности существующих норм на характеристики); - режима испытаний: статический, динамический; - требуемой точности результатов метрологических исследований и испытаний изделий (оценка и контроль характеристик с заданными показателями точности и достоверности, ориентировочные оценки и контроль). ГЛАВА 2 ПОРЯДОК И ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ Порядок утверждения типа средств измерений Утверждение типа средств измерений является формой государственного регулирования и проводится в целях обеспечения единства измерений, постановки на производство и выпуска в обращение средств измерений, соответствующих требованиям, установленным в нормативных документах. Тип средств измерений, применяемых в сфере государственного обеспечения единства измерений, подлежит обязательному утверждению. Утверждения типа средств измерений включают: - испытания средств измерений для целей утверждения типа; - принятие решения об утверждении типа, его государственную регистрацию и выдачу свидетельства об утверждении типа; - нанесение знака утверждения типа средств измерения, - регистрацию в Федеральном информационном фонде по обеспечению единства измерений. Одной из основных задач метрологии является необходимость обеспечения единства измерений. Под единством измерений понимается такое состояние измерений, которое характеризуется тем, что их результаты выражаются в узаконенных единицах величин, а погрешности результатов измерений известны и с заданной вероятностью не выходят за установленные границы. Обеспечением единства измерений занимаются метрологические службы, одной из задач которых является деятельность, направленная на достижение и поддержание единства измерений в соответствии с законодательными актами, а также правилами и нормами, установленными национальными стандартами и другими нормативными документами по обеспечению единства измерений. 2.2 Понятие и типы эталонов Под эталоном единицы величины понимается средство измерений или комплекс средств измерений, обеспечивающий воспроизведение, хранение и передачу ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений и утвержденный в качестве эталона в установленном порядке. Конструкция эталона, его свойства и способ воспроизведения единицы определяются природой данной величины и уровнем развития измерительной техники в данной области измерений. Эталон должен обладать, по крайней мере, тремя тесно связанными друг с другом существенными признаками - неизменностью, воспроизводимостью и сличаемостью. Неизменность - свойство эталона удерживать неизменным размер воспроизводимой им единицы в течение длительного интервала времени. При этом все изменения, зависящие от внешних условий, должны быть строго определенными функциями величин, доступных точному измерению. Воспроизводимость - возможность воспроизведения единицы величины с наименьшей погрешностью для достигнутого уровня развития техники измерений. Сличаемость - возможность обеспечения сопоставления с эталоном других средств измерений, нижестоящих по поверочной схеме, с наибольшей точностью для достигнутого уровня развития техники измерений. Дадим основные понятия, которые входят в определение эталона, -воспроизведение, хранение и передача. Воспроизведение единицы величины - совокупность операций по материализации этой единицы величины с помощью государственного первичного эталона. Различают воспроизведение основных и производных единиц. Передача размера единицы величины - это приведение размера единицы величины, хранимой средством измерений, к размеру единицы величины, воспроизводимой эталоном данной единицы величины или стандартным образцом. Размер единицы величины передается от более точных средств измерений к менее точным. Хранение единицы величины - это совокупность операций, обеспечивающих неизменность во времени размера единицы, присущего данному средству измерений. Различают следующие виды эталонов: Первичный - обеспечивает воспроизведение единицы величины с наивысшей в стране (по сравнению с другими эталонами той же единицы) точностью; первичный эталон, утвержденный в этом качестве в установленном порядке и применяемый как исходный на территории Российской Федерации, называется государственным. Примером первичного государственного эталона является комплекс средств измерений для воспроизведения килограмма с помощью платиноиридиевой гири и эталонных весов; Специальный - воспроизводит единицу величины в особых условиях, когда прямая передача размера единицы от существующих эталонов технически неосуществима с требуемой точностью (высокие и сверхвысокие частоты, энергии, давления и т.д.) и заменяет в этих условиях первичный эталон; Вторичный - эталон, получающий размер единицы непосредственно от первичного эталона данной единицы. Вторичные эталоны широко используются в метрологической практике, создаются и утверждаются в тех случаях, когда это необходимо для организации поверочных работ, а также для обеспечения сохранности и наименьшего износа государственных эталонов; Сравнения - эталон, применяемый для сличения эталонов, которые по тем или иным причинам не могут быть непосредственно сличены друг с другом; Рабочий - эталон, предназначенный для передачи размера единицы рабочим средствам измерений. Рабочее средство измерений -- это предназначенное для измерений техническое средство, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящие или хранящие единицу величины, размер которой принимается неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение определенного интервала времени. При необходимости рабочие эталоны подразделяются на разряды -- 1-й, 2-й.. n-й; Исходный - эталон, обладающий наивысшими метрологическими свойствами в данной лаборатории, организации, на предприятии, от которых передают размер единицы подчиненным эталонам и имеющимся средствам измерений. Исходным эталоном в стране служит первичный эталон, исходным эталоном для республики, региона, министерства или предприятия может быть вторичный или рабочий эталон. Кроме национальных эталонов, признанных официальным решением в качестве исходных для одной страны, существуют международные эталоны, которые принимаются по международному соглашению в качестве международной основы для согласования с ними размеров единиц, воспроизводимых и хранимых национальными эталонами. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Метрологическая характеристика средства измерений - характеристика одного из свойств средства измерений, влияющая на результат измерений и на его погрешность. Нормирование метрологических характеристик – это регламентирование пределов отклонений значений реальных метрологических характеристик средств измерений от их номинальных значений. Главная цель нормирования метрологических характеристик – это обеспечение их взаимозаменяемости и единства измерений. Все средства измерений, независимо от их конкретного исполнения, обладают рядом общих свойств, необходимых для выполнения ими их функционального назначения. Технические характеристики, описывающие эти свойства и оказывающие влияние на результаты и на погрешности измерений, называются метрологическими характеристиками. Перечень важнейших из них регламентируется ГОСТ “Нормируемые метрологические характеристики средств измерений”. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ ГОСТ 8.009-84 ГСИ - Нормируемые метрологические характеристики средств измерений Димов Ю.В. Метрология, стандартизация и сертификация. 3-е изд. - М.: Питер, 2010. Назаров В.Н., Карабегов М.А., Мамедов Р.К. Основы метрологии и технического регулирования. Учебное пособие. – СПб: СПбГУ ИТМО, 2008. – 110 с. Сергеев А.Г., Латышев М.В., Терегеря В.В. Метрология, стандартизация и сертификация. Учеб. пособие, перераб. и доп. - М.: Логос, 2005 Метрологические характеристики средств измерений и технического контроля геометрических величин. Справочник Составители: Л. И. Анисимова, А. С. Кривоногова. Екатеринбург, 2018 жүктеу/скачать 31.82 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|