1.8.6 Методы повышения точности выполнения измерений

Анализ причин появления погрешностей измерения, выбор способов и их обнаружение и уменьшения, являются одними из основных этапов процесса измерений.

Теория погрешностей главным образом посвящена анализу случайных погрешностей и методам оценки на основе теории вероятностей и математической статистики. Систематические погрешности при этом считают скорректированными благодаря введению поправок и использованию других методов. При этом их можно выявить и устранить поверкой средств измерений. Поверка это действие, при котором выполняется оценка погрешности средства измерения с целью установления соответствия ее точностным характеристикам (обычно заданы для каждого вида СИ регламентированными значениями), а также определение пригодности средства измерения для эксплуатации. Если после поверки имеют результаты, которые дают информацию о том, что полученные значения погрешностей находятся в пределах регламентированных специальными документами, то данное рабочее средство считается пригодным для дальнейшей эксплуатации, и на нем ставится клеймо о прохождении поверки, или выдается свидетельство. Средство измерения не прошедшее поверку должно быть изъято из эксплуатации и направлено на ремонт или проведение работ по приведению его точностных характеристик в соответствие с заданными пределами допускаемых погрешностей.

Поверке могут не подвергаться средства измерений, которые используются только для установления факта наличия значения физической величины без количественной ее оценки. Такие средства измерений относятся к разряду индикаторов и на их лицевой стороне должна быть нанесена буква «И».

Могут также не подвергаться периодической поверке средства измерений, которые применяются для учебных и демонстрационных целей. При этом на их лицевой стороне наносится буква «У» (учебный). Перечисленные СИ не могут применяться для других целей, кроме выше указанных. Контроль за их исправностью должен осуществляться в порядке, предусмотренном правилами эксплуатации, и отвечать требованиям учебного процесса.

Все остальные средства измерений должны проходить поверку. Вид поверки зависит от того, какой метрологической службой она проводиться (государственной или ведомственной), на каком этапе работы средства измерения выполняется (первичная, периодическая, внеплановая), а также от характера поверки (инспекционная, экспертная).

Организация и проведение поверки средств измерений регламентируются двумя государственными стандартами: ГОСТ 8.002-86 и ГОСТ8.513-84.

Государственную поверку проводят территориальные органы Держстандарта. Государственной поверке подвергаются средства измерений, которые применяются как выходные образцовые при проведении государственных испытаний и метрологической аттестации, градуировке и поверке на предприятиях и организациях и т.д. Конкретная номенклатура рабочих средств измерений, которые должны проходить обязательную государственную поверку, регулярно пересматривается и публикуется Держстандартом.

Ведомственной поверке подвергаются средства контроля режимов технологического процесса, качества материалов и полуфабрикатов, готовых изделий; средства измерений, которые используются для проведения химических анализов материалов и т.д.

Первичную поверку проводят при выпуске средств измерений с производства или после ремонта.

Периодическая поверка проводится для всех средств измерений. Для этого метрологической службой предприятия или организации составляется годовой план-график проведения поверки средств измерений. Этот план утверждает руководитель предприятия. При большом количестве средств измерений вместо годового план-графика составляется календарный график в виде перечня СИ с указанием периодичности и сроков их поверки.

Внеплановая поверка проводится при эксплуатации и сохранности средств измерений независимо от сроков их периодической поверки, а выполняется в следующих случаях:

• при повреждении поверочного клейма, пломбы или потери документов подтверждающих прохождение периодической или первичной поверки;

• при использовании средства измерения, применяемого в качестве комплектующего и входящего в комплект измерительной установки;

• при задействовании средства измерения после долгого срока хранения, на протяжении которого оно не подвергалось периодической поверке;

• при необходимости убедиться в исправности средства измерения при проведении входного контроля на предприятии и возвращении на сохранение после эксплуатации.

Экспертную поверку проводят органы государственной метрологической службы при метрологической экспертизе средств измерений по требованию Госарбитража, прокуратуры, суда, а также гражданских лиц, когда возникают спорные вопросы.

Инспекционная поверка проводится при осуществлении на предприятиях или организациях метрологического надзора или контроля за состоянием и использованием средств измерений для установлении их исправности, верности результатов последней поверки, соответствия принятых меж- поверочных интервалов условиям эксплуатации.

Если при этом окажется, что результаты поверки показали неудовлетворительное состояние средств измерений, то поверочные клейма погашаются, свидетельства о проверке аннулируются, а в паспортах или других документах, что их заменяют, делается отметка о непригодности СИ к эксплуатации.

Все виды поверок могут проводить только те органы, которые аккредитованы Держстандартом Украины, при этом он может делегировать право на проведение поверок подчиненным территориальным и метрологическим службам.

Специалисты территориальных органов, которые проводят государственную поверку средств измерений, должны быть аттестованы, и владеть статусом поверителя в соответствии с установленной процедурой Держстандарта.

Порядок проведения государственной метрологической аттестации регламентируется ДСТУ 3215-95, а ведомственной – отраслевым документом, согласованным с Держстандартом.

Проведение поверок средств измерений в рабочих условиях позволяет значительно повысить качество выпускаемой продукции, уменьшить влияние погрешностей на конечные результаты, вовремя выявить отклонения в работе СИ, определить поправки к результатам измерений. Это дает возможность учесть все систематические погрешности без выяснения их причин возникновения и ввести поправки. Это адекватно применению СИ более высоких классов точности при условии, что случайные погрешности их малы по сравнению с систематическими.

Случайные погрешности, в отличии от систематических погрешностей, нельзя заранее выявить и устранить до и в процессе измерения. Их влияние можно уменьшить путем проведения измерений с многократными наблюдениями и последующей обработкой результатов.

С целью уменьшения относительной погрешности надо выбирать верхний предел шкалы измерительного прибора таким, чтобы ожидаемое значение измеряемой величины находилось в последней ее трети.

Одним из наиболее распространенных способов уменьшения всех видов систематических погрешностей являются: термостатирование отдельных узлов, применение экранов, фильтров и т.д.

Для уменьшения прогрессирующих погрешностей из-за старения элементов СИ, параметры таких элементов стабилизируют путем искусственного и естественного старения. Применяют также различные методы, исключающие или устраняющие погрешности при измерениях: это методы инвертирования, замещения, вспомогательных измерений, симметричных наблюдений и т.д.

В заключении можно отметить, что трудно дать один универсальный совет на все проблемы, которые могут возникать при устранении погрешностей. Поэтому в каждом конкретном случае необходимо принимать меры, которые позволят эффективно, применительно только к данным условиям, найти оптимальный вариант положительного решения и исключить возникающие в процессе измерений разные виды погрешностей.