17.6 Задачи и значение поверки

Поверкой средств измерений называют совокупность действий, выполняемых метрологическим органом для определения погрешностей средств измерений. Цель, которую в первую очередь преследует поверка, - выяснить, соответствуют ли их точностные характеристики регламентированным значениям и пригодно ли средство измерений к применению.

Иногда поверку пытаются ограничить небольшим участком диапазона измерений и заданием точности в зависимости от конкретного случая применения прибора. Например, амперметр поверяют только при силе тока 4А, что соответствует устойчивому режиму работы определенной установки. Такая поверка не может быть рекомендована, так как при выходе из строя данного амперметра для его замены необходимо будет подвергнуть такой же специализированной поверке другой амперметр. В то же время поверенные, таким образом, средства измерений непригодны для применения на других рабочих местах. Поэтому, как правило, пользуются средствами измерений, погрешности которых определены для всей шкалы и соответствуют требуемой точности измерений. В этом случае замена вышедшего из строя средства измерений не составляет труда. Кроме того, такое средство измерений может быть применено в любом другом месте, где требования к нему и условия его применения не выходят за рамки, установленные соответствующими нормами (стандартами).

При поверке средств измерений, предназначенных для применения без поправок, определяют, не выходят ли их погрешности (а также некоторые другие показатели) за установленные пределы, не превышают ли они допускаемые значения. При поверке средств измерений, применяемых с учетом поправок к их показаниям, задача усложняется, так как необходимо определять значения погрешностей. Повышаются требования к образцовым средствам измерений, процесс поверки становится более трудоемким.

Основной операцией поверки средств измерений является определение (или оценка) их погрешностей. Существуют следующие основные способы поверки; непосредственное сличение, компарирование.

Для более сложных средств измерений, состоящих из ряда взаимосвязанных элементов, различают комплектную и поэлементную поверки.

Особо следует рассматривать поверку измерительных приборов сравнения (компарирующих устройств). Многие из этих приборов не содержат элементов, определяющих значение измеряемой величины. В то же время точность измерений, проводимых с помощью приборов сравнения, зависит от ряда их свойств и характеристик. То же самое можно сказать о ряде измерительных преобразователей, которые сами по себе не могут служить для целей измерения.

Прежде чем рассматривать каждую из разновидностей поверки, остановимся на некоторых общих методических вопросах.

Условия проведения поверки. При проведении поверки должны соблюдаться условия, которые оговорены в стандарте или других нормативно-технических документах на поверку данного средства измерения. Степень необходимости ограничения условий поверки определяется действительной зависимостью показаний средства измерений от этих условий.

Основные погрешности следует определять при нормальных условиях с отклонениями в установленных пределах, так как в термине «основные» заложено указание на эти условия. Основные погрешности являются исходными для оценки работы средства измерений при других режимах, и поэтому они должны быть определены обязательно. Если, например, по условиям работ, при которых применяется средство измерений, необходимо знать значения погрешностей при температуре 0°С, следует выявить погрешности не только при этой температуре, но и при нормальной температуре.

Определение вариации показаний. При поверке средства измерений иногда необходимо выявить наличие и размеры вариации показаний.

Одной из причин вариации показаний средств измерений с подвижными частями является трение в местах соприкосновения подвижной и неподвижной частей его механизма. При поверке таких средств измерений для определения вариации в результате трения показания их снимаются минимум дважды: при плавном возрастании измеряемой величины и плавном ее убывании. При этом необходимо так регулировать измеряемую величину, чтобы указатель измерительного устройства подходил к соответствующей отметке шкалы с одной или другой стороны, не переходя ее. Нередко приходится считаться не только с вариацией показаний поверяемого средства измерений, но и с вариацией показаний образцового средства измерений. Несмотря на то, что большинству мер не свойственны вариации, все же при поверке их, если применяются образцовые средства измерений, которые могут иметь вариацию показаний, измерения следует производить минимум дважды. Влияние вариации показаний образцового средства измерений исключается путем вычисления среднего значения результатов измерений.

Если необходимо исключить внешнее влияние путем изменения положения прибора и одновременно определить вариацию показаний, число измерений должно быть не менее четырех. При этом, однако, вариация определяется как разность показаний прибора в каждом его положении отдельно. Показания при любом числе измерений не должны выходить за пределы допускаемой вариации практически при поверке ограничиваются двумя или четырьмя показаниями, правда, снятыми при таких условиях, когда можно ожидать наибольшей разности показаний. Однако такой способ не дает полной уверенности в том, что при применении средства измерений действительная вариация его показаний не выйдет за пределы, полученные при поверке, по следующим причинам.

Во-первых, способ выявления вариации показаний при поверке основан на предположении, что причиной вариации является тре­ние или другое физическое явление типа гистерезиса, вызывающее задержку движения указателя при приближении к отметке шкалы, соответствующей измеряемой величине. В действительности же показания средства измерений зависят от ряда случайных причин, влияние которых складывается с влиянием трения или гистерезисных явлений, т. е. влияний, до некоторой степени закономерных, по крайней мере, в отношении направления. Но размер отклонений носит характер случайной величины. К тому же другие случайные влияния делают полученные при определении значения вариации не вполне достоверными. Если все же при нормировании и выявлении вариаций показаний применяют описанный выше прием, то это основывается на том предположении, что влияние трения и гистерезисных явлений в большинстве случаев преобладает над другими случайными влияниями и является наиболее опасным.

Вторая причина неполной надежности определения вариации показаний описанным способом заключается в том, что плавность и надежность увеличения или уменьшения измеряемой величины без перехода установленной границы зависят от состояния регулировочных устройств и квалификации поверяющего. Надежность описанного выше приема несколько повышается тогда, когда средство измерения поверяется на многих отметках. За значение вариации показаний принимается наибольшая из полученных для всех отметок разность показаний.