Методика выполнения измерений

Методика выполнения измерений (МВИ) представляет собой установленную совокупность операций и правил, выполнение которых обеспечивает получение результатов измерений с гарантированной точностью в соответствии с принятым методом.

Общие требования к разработке, оформлению, аттестации, стандартизации МВИ и метрологическому надзору за ними регламентируют ГОСТ Р 8.563-96 и МИ 2377-98. Данные нормативные документы касаются подавляющего большинства проводимых измерений. Исключения составляют МВИ, при использовании которых погрешности измерений определяют в процессе измерений (их проводят в научных исследованиях, а также при проведении экспериментов).

Разработка МВИ, как правило, состоит из следующих этапов:

- написание, согласование и утверждение технического задания на разработку МВИ;

- формирование исходных данных (вид измеряемой величины, характеристики объекта измерений, условия измерения, требования к безопасности работ и т.д.);

- установление последовательности и содержания операций при подготовке и выполнении измерении, обработке результатов измерений);

- установление приписанных характеристик погрешности результата измерений;

- подготовка нормативов и процедур контроля точности получаемых результатов измерений;

- составление документа на МВИ;

- метрологическая экспертиза проекта документов на МВИ (анализ и оценивание экспертами-метрологами правильности применения метрологических требований, правил и норм, в первую очередь связанных с единством и точностью измерений);

- аттестация МВИ (установление и подтверждение соответствия МВИ предъявляемым к ней метрологическим требованиям).

При необходимости проводят стандартизацию МВИ. Стандартизация применяется для методик, широко применяемых на предприятии.

Обязательной аттестации подлежат МВИ, используемые в сфере распространения государственного метрологического контроля и надзора (см. п. 4.3). Аттестацию осуществляют путем метрологической экспертизы документации, теоретических или экспериментальных исследований МВИ.

В документе на МВИ указывают:

- назначение МВИ;

- условия измерений;

- требования к погрешности измерений и (или) ее приписанные характеристики;

- метод измерений;

- средства измерений, вспомогательные устройства, материалы;

- операции по подготовке к выполнению измерений;

- операции при выполнении измерений;

- операции обработки и вычисления результатов измерений;

- нормативы, процедуру и периодичность контроля погрешности результатов измерений;

- требования к оформлению результатов измерений;

- требования к квалификации операторов;

- требования к обеспечению безопасности выполняемых работ.

Необходимость документирования МВИ устанавливает разработчик документации.

3.2. Обработка результатов измерений

Задача обработки результатов измерений заключается в определении погрешности измерения величины. При многократных измерениях обычно дают точечную оценку результата измерений или указывают доверительный интервал.

Исходной информацией для обработки является ряд из n результатов измерений, из которых исключены известные систематических погрешности:

Х₁, Х₂, Х₃ ….. Х_n.

Число измерений n зависит как от требований к точности получаемого результата, так и от реальной возможности выполнить повторные измерения.

Ниже рассмотрены алгоритмы обработки результатов однократных и многократных измерений⁶.

Однократные измерения находят широкое применение во многих областях производственной деятельности, в быту, торговле. Как правило, их проводят, если при измерении происходит разрушение объекта измерений, отсутствует возможность повторных измерений или имеет место экономическая целесообразность. В обычных условиях нас устраивает их точность и простота выполнения.

При повышенных требованиях к точности измерений для уменьшения погрешности результата измерений проводят повторные измерения одной и той же величины в одинаковых условиях, используя одни и те же средства измерений. Такие измерения характерны при выполнении метрологических работ, в лабораторных исследованиях, при входном контроле продукции и т.п. Главной особенностью многократных измерений является получение и использование большого объема измерительной информации.

Обработку результатов многократных измерений рекомендуется начать с проверки на отсутствие грубых погрешностей. Если оператор в ходе измерения обнаруживает такой результат и достоверно находит его причину, он вправе отбросить его и провести (при необходимости) дополнительное измерение взамен отброшенного. При обработке уже имеющихся результатов измерений произвольно отбрасывать отдельные результаты нельзя, т.к. это может привести к фиктивному повышению точности результата. Поэтому для обнаружения промахов применяют специальные критерии (два из них рассмотрены ниже).

В большинстве случаев при обработке многократных измерений исходят из предположения нормального закона распределения результатов и погрешностей измерений. Ниже рассмотрен один из способов проверки соответствия распределения результатов измерений нормальному закону (построение гистограммы).