4. Последовательность и содержание операций при проведении измерений

При проведении научных исследований и метрологических работ (определение физических констант, свойств и состава стандартных образцов, аттестация СИ и МВИ и др.) характеристики погрешности оценивают непосредственно в процессе выполнения измерений и обработки их результатов. В этом случае необходимо предусмотреть организацию подготовки и проведения измерений и соответствующую обработку полученных экспериментальных данных (рис. 2).

4.1. Подготовка к измерениям

При подготовке к выполнению измерений следует максимально возможно исключить источники и причины, которые могут вызвать появление погрешностей. Под устранением источника погрешностей следует понимать как непосредственное его удаление (например, удаление источника тепла, вибраций и т.п.), так и защиту СИ и объекта измерений от влияния этих источников. Инструментальные погрешности, присущие данному экземпляру СИ, могут быть устранены до начала проведения измерений путем регулировки или ремонта, необходимость в которых устанавливается при поверке или калибровке. Отсюда вытекает очень важное правило — проводить измерения можно только СИ, прошедшими поверку или калибровку.

Устранение влияния температуры осуществляется при помощи термостатирования, т.е. обеспечения определенной температуры окружающей среды с теми или иными допускаемыми колебаниями. Термостатируют большие помещения (цехи, лаборатории), небольшие помещения (комнаты, камеры), СИ в целом или их отдельные части (катушки сопротивления, нормальные элементы, свободные концы термопар, кварцевые стабилизаторы частоты и т.п.).

В зависимости от жесткости требований, предъявляемых к температурному режиму, применяют различные способы термостатирования.

В первую очередь следует назвать естественное термостатирование, т.е. сохранение существующей в помещении температуры неизменной путем его теплоизоляции. Примером такого термостатирования могут служить некоторые помещения ВНИИМ им. Д.И. Менделеева в С.-Петербурге, благодаря специальному устройству здания в его центральных помещениях сохраняется постоянная температура.

Для создания термостатированного помещения часто используют подвалы, к которым предъявляется ряд требований (отсутствие сырости и т.п.). Чем глубже подвал, тем лучше в нем сохраняется естественное постоянство температуры и в меньшей степени требуется поддерживать ее искусственным путем.

П оследовательность и содержание операций при проведении измерений

Рис. 2

Погружения в землю используют и для термостатирования малых объемов, для чего свободные концы термопар и начала идущих от них медных проводов нередко заключают в небольшие коробки, помещенные в землю под полом здания.

Однако не всегда удается естественным путем сохранить необходимый уровень температуры, поэтому часто прибегают к поддержанию температуры путем подогрева или охлаждения.

Устройство подогревателей не вызывает больших трудностей, значительно сложнее осуществить регулируемое охлаждение. При малых объемах применяют не только воздушное термостатирование, но и жидкостное, окружая измерительное устройство или измеряемый объект водой, маслом или другой жидкостью, которые существенно смягчают колебания температуры и облегчают поддержание ее на постоянном уровне.

В настоящее время термостатирование во многих случаях заменяют кондиционированием воздуха. При кондиционировании обеспечивается поддержание на требуемом уровне не только температуры, но в других параметров окружающего воздуха и, в первую очередь, влажности.

Термостатирование, а также кондиционирование воздуха являются хорошей защитой и от направленного действия тепла. Однако неудачное расположение подогревателей в термостате или в термостатированной комнате, а также отсутствие устройств (мешалок и т.п.), обеспечивающих равномерное распределение тепла по всему объему, может само по себе стать источником погрешностей.

Устранение вредных вибраций и сотрясений осуществляется путем амортизации СИ и его деталей. Для амортизации используют различного рода поглотители колебаний в зависимости от частоты этих колебаний и чувствительности СИ к этим влияниям, например, губчатую резинку в сочетании с различного рода эластичными подвесами и т.п.

Влияние изменения атмосферного давления простыми средствами неустранимо. В случаях, когда соблюдение определенных требований является обязательным, приходится применять барокамеры с регулируемым давлением. Обычно в таких камерах можно одновременно регулировать влажность и температуру. Регулирование давления воздуха в помещениях при кондиционировании требует обязательной их термоизоляции, что существенно усложняет и удорожает измерения.