IDZ2_Bochkarev

Вариант 5

1. Понятия «погрешность результата измерения» и «неопределенность результата измерения». Классификация погрешностей. Причины их появления. Меры по исключению и уменьшению погрешностей в процессе измерения.

2. Национальная система стандартизации. Порядок разработки технических регламентов и их применение.

3. Обязательное подтверждение соответствия. Обязательная сертификация. Сертификат соответствия требованиям технического регламента.

1. Погрешность результата измерения – отклонение результата измерения от действительного (истинного) значения измеряемой величины. Неопределённость измерения — параметр, относящийся к результату измерения и характеризующий разброс значений, которые могли бы быть обоснованно приписаны измеряемой величине. Погрешности можно классифицировать по разным признакам. Выделяют:

1. Инструментальные и методические погрешности.

Методическая погрешность обусловлена несовершенством метода измерений или упрощениями, допущенными при измерениях. Так, она возникает из-за использования приближенных формул при расчете результата или неправильной методики измерений. Выбор ошибочной методики возможен из-за несоответствия (неадекватности) измеряемой физической величины и ее модели.

Причиной методической погрешности может быть не учитываемое взаимное влияние объекта измерений и измерительных приборов или недостаточная точность такого учета.

Инструментальная погрешность обусловлена несовершенством применяемых средств измерений. Причинами ее возникновения являются неточности, допущенные при изготовлении и регулировке приборов, изменение параметров элементов конструкции и схемы вследствие старения. В высокочувствительных приборах могут сильно проявляться их внутренние шумы.

• Статическая и динамическая погрешности.

Статическая погрешность измерений – погрешность результата измерений, свойственная условиям статического измерения, то есть при измерении постоянных величин после завершения переходных процессов в элементах приборов и преобразователей.

Статическая погрешность средства измерений возникает при измерении с его помощью постоянной величины. Если в паспорте на средства измерений указывают предельные погрешности измерений, определенные в статических условиях, то они не могут характеризовать точность его работы в динамических условиях.

Динамическая погрешность измерений – погрешность результата измерений, свойственная условиям динамического измерения. Динамическая погрешность появляется при измерении переменных величин и обусловлена инерционными свойствами средств измерений. Динамической погрешностью средства измерений является разность между погрешностью средства измерений в динамических условиях и его статической погрешностью, соответствующей значению величины в данный момент времени.

Статические и динамические погрешности относятся к погрешностям результата измерений. В большей части приборов статическая и динамическая погрешности оказываются связаны между собой, поскольку соотношение между этими видами погрешностей зависит от характеристик прибора и характерного времени изменения величины.

• Систематическая и случайная погрешности.

Систематическая погрешность измерения – составляющая погрешности измерения, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же физической величины. Систематические погрешности являются в общем случае функцией измеряемой величины, влияющих величин (температуры, влажности, напряжения питания и пр.) и времени. В функции измеряемой величины систематические погрешности входят при поверке и аттестации образцовых приборов.

Причинами возникновения систематических составляющих погрешности измерения являются:

• отклонение параметров реального средства измерений от расчетных значений, предусмотренных схемой;

• неуравновешенность некоторых деталей средства измерений относительно их оси вращения, приводящая к дополнительному повороту за счет зазоров, имеющихся в механизме;

• упругая деформация деталей средства измерений, имеющих малую жесткость, приводящая к дополнительным перемещениям;

• погрешность градуировки или небольшой сдвиг шкалы;

• неточность подгонки шунта или добавочного сопротивления, неточность образцовой измерительной катушки сопротивления;

• неравномерный износ направляющих устройств для базирования измеряемых деталей;

• износ рабочих поверхностей, деталей средства измерений, с помощью которых осуществляется контакт звеньев механизма;

• усталостные измерения упругих свойств деталей, а также их естественное старение;

• неисправности средства измерений.

Случайной погрешностью называют составляющие погрешности измерений, изменяющиеся случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины. Случайные погрешности определяются совместным действием ряда причин: внутренними шумами элементов электронных схем, наводками на входные цепи средств измерений, пульсацией постоянного питающего напряжения, дискретностью счета.

• Абсолютная, относительная и приведенная погрешности.

Абсолютная погрешность – алгебраическая разность между номинальным и действительным значениями измеряемой величины. Абсолютная погрешность измеряется в тех же единицах измерения, что и сама величина, в расчетах её принято обозначать греческой буквой – ∆. На рисунке ниже ∆X и ∆Y – абсолютные погрешности.

Относительная погрешность – отношение абсолютной погрешности к тому значению, которое принимается за истинное. Относительная погрешность является безразмерной величиной, либо измеряется в процентах, в расчетах обозначается буквой – δ.

Приведённая погрешность – погрешность, выраженная отношением абсолютной погрешности средства измерений к условно принятому значению величины, постоянному во всем диапазоне измерений (Xn) или в части диапазона. Xn – нормирующее значение, которое зависит от типа шкалы измерительного прибора и определяется по его градуировке:

• если шкала прибора односторонняя и нижний предел измерений равен нулю (например диапазон измерений 0...100), то Xn определяется равным верхнему пределу измерений (Xn=100);

• если шкала прибора односторонняя, нижний предел измерений больше нуля, то Xn определяется как разность между максимальным и минимальным значениями диапазона (для прибора с диапазоном измерений 30...100, Xn=Xmax-Xmin=100-30=70);

• если шкала прибора двухсторонняя, то нормирующее значение равно ширине диапазона измерений прибора (диапазон измерений -50...+50, Xn=100).

Приведённая погрешность является безразмерной величиной, либо измеряется в процентах.

• Аддитивные и мультипликативные погрешности.

Аддитивной погрешностью называется погрешность, постоянную в каждой точке шкалы.

Мультипликативной погрешностью называется погрешность, линейно возрастающую или убывающую с ростом измеряемой величины.

Выявление и устранение причин возникновения погрешностей – наиболее распространенный способ уменьшения всех видов систематических погрешностей. Примерами такого способа являются: термостатирование отдельных узлов или прибора в целом, а также проведение измерений в термостатированных помещениях для исключения температурной погрешности, применение экранов, фильтров и специальных цепей (например, эквипотенциальных цепей) для устранения погрешностей из-за влияния электромагнитных полей, наводок и токов утечек, применение стабилизированных источников питания.

Для уменьшения прогрессирующей погрешности из-за старения элементов средств измерений, параметры таких элементов стабилизируют путем искусственного и естественного старения. Кроме этого, систематические погрешности можно уменьшить рациональным расположением средств измерений по отношению друг к другу, к источнику влияющих воздействий и к объекту исследования. Например, магнитоэлектрические приборы должны быть удалены друг от друга, оси катушек индуктивности, должны быть расположены под углом 90°, выводы термопары должны располагаться по изотермическим линиям объекта.

Многие систематические погрешности, являющиеся не изменяющимися во времени функциями влияющих величин или обусловленные стабильными физическими эффектами, могут быть теоретически рассчитаны и устранены введением поправок или использованием специальных корректирующих цепей.

Другим радикальным способом устранения систематических погрешностей является поверки средств измерений в рабочих условиях с целью определения поправок к результатам измерения. Это дает возможность учесть все систематические погрешности без выяснения причин их возникновения. Степень коррекции систематических погрешностей в этом случае, естественно, зависит от метрологических характеристик используемых эталонных приборов и случайных погрешностей поверяемых приборов.

Фактически поверка средств измерений перед их использованием и введение поправок адекватна применению средств измерений более высоких классов точности при условии, что случайные погрешности средств измерений малы по сравнению с систематическими, а сами систематические погрешности медленно изменяются во времени.

Метод инвертирования широко используется для устранения ряда постоянных и медленно изменяющихся систематических погрешностей. Этот метод и ряд его разновидностей (метод исключения погрешности по знаку, коммутационного инвертирования, структурной модуляции, двукратных измерений, инвертирования функции преобразования и др.) основаны на выделении алгебраической суммы четного числа сигналов измерительной информации, которые вследствие инвертирования отличаются направлением информативного сигнала, опорного сигнала или знаком погрешности.

Метод модуляции – метод близкий к методу инвертирования, в котором производится периодическое инвертирование входного сигнала и подавление помехи, имеющей однонаправленное действие.

Метод исключения погрешности по знаку - вариант метода инвертирования, который часто применяется для исключения известных по природе погрешностей, источники которых имеют направленное действие, например погрешностей из-за влияния постоянных магнитных полей, ТЭДС и др.

Метод замещения (метод разновременного сравнения) является наиболее универсальным методом, который дает возможность устранить большинство систематических погрешностей. Измерения осуществляются в два приема. Сначала по отсчетному устройству прибора делают отсчет измеряемой величины, затем, сохраняя все условия эксперимента неизменными, вместо измеряемой величины на вход прибора подают известную величину, значение которой с помощью регулируемой меры (калибратором) устанавливают таким образом, чтобы показание прибора было таким же, как при включении измеряемой величины.

Метод равномерного компарирования является разновидностью метода замещения, он используется при измерениях таких величин, которые нельзя с высокой точностью воспроизводить с помощью регулируемых мер или других технических средств. Обычно это величины, изменяющиеся с высокой частотой или по сложному закону. В качестве известных регулируемых величин при этом используются величины такого же рода, как измеряемые, но отличающиеся от них спектральным составом (обычно постоянные во времени и в пространстве) и создающие такой же, как и измеряемая величина, сигнал на выходе компарирующего преобразователя.

Метод эталонных сигналов заключается в том, что на вход средств измерений периодически вместо измеряемой величины подаются эталонные сигналы такого же рода, что и измеряемая величина. Разность между реальной градуировочной характеристикой используется для коррекции чувствительности или для автоматического введения поправки в результат измерения. При этом, как и при методе замещения, устраняются все систематические погрешности, но только в тех точках диапазона измерений, которые соответствуют эталонным сигналам. Метод широко используется в современных точных цифровых приборах и в информационно-измерительных системах. Примером использования этого метода является периодическая подстройка рабочего тока в компенсаторах и цифровых вольтметрах постоянного тока при помощи нормального элемента.

Тестовый метод – при использовании данного метода значение измеряемой величины определяется по результатам нескольких наблюдений, при которых в одном случае входным сигналом средства измерений является сама измеряемая величина Х, а в других – так называемые тесты, являющиеся функциями измеряемой величины.

Метод вспомогательных измерений используется для исключения погрешностей из-за влияющих величин и неинформативных параметров входного сигнала. Для реализации этого метода одновременно с измеряемой величиной Х с помощью вспомогательных измерительных устройств производится измерение каждой из влияющих величин и вычисление с помощью вычислительного устройства, а также формул и алгоритмов поправок к результатам измерения.

Метод симметричных наблюдений заключается в проведении многократных наблюдений через равные промежутки времени и усреднении результатов наблюдений, симметрично расположенных относительно среднего наблюдения. Обычно этот метод применяется для исключения прогрессирующих погрешностей, изменяющихся по линейному закону. Метод симметричных наблюдений можно также использовать для устранения других видов погрешностей, например систематических погрешностей из-за влияющих величин, изменяющихся по периодическому закону. В этом случае симметричные наблюдения проводят через половину периода, когда погрешность имеет разные знаки, но одинаковые значения. Таким образом, например, можно исключить погрешность из-за наличия четных гармоник при измерении амплитудного значения напряжения при искаженной форме кривой.

2. Организацию работ по стандартизации осуществляет национальный орган Российской Федерации по стандартизации. Правительство определяет орган, который уполномочивается на исполнение функций Национального органа по стандартизации. В соответствии с постановлением Правительства Российской Федерации от 17 июня 2004 г. № 294, эти функции возложены на Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (Ростехрегулирование). 

Участниками Национальной системы стандартизации являются:

• Национальный орган по стандартизации;

• технические комитеты по стандартизации;

• разработчики стандартов.

Национальный орган по стандартизации выполняет следующие функции:

• утверждает национальные стандарты;

• принимает программу разработки национальных стандартов;

• организует экспертизу проектов национальных стандартов;

• обеспечивает соответствие Национальной системы стандартизации интересам национальной экономики, состоянию материально-технической базы и уровню научно-технического развития;

• ведет учет национальных стандартов, правил, норм и рекомендаций в области стандартизации и обеспечивает их доступность заинтересованным лицам;

• создает технические комитеты по стандартизации и координирует их деятельность;

• организует опубликование национальных стандартов и их распространение;

• участвует в соответствии с уставами международных организаций в разработке международных стандартов и обеспечивает учет интересов России при их принятии;

• утверждает изображение знака соответствия национальным стандартам;

• представляет Россию в международных организациях, осуществляющих деятельность в области стандартизации.

Национальный орган по стандартизации также утверждает и опубликовывает перечень национальных стандартов и(или) сводов правил, которые могут применяться на добровольной основе для соблюдения требований технических регламентов.

Организация разработки национальных стандартов, их согласование, а также организация экспертизы осуществляются техническими комитетами по стандартизации. В состав технических комитетов на паритетных началах и на добровольной основе могут входить представители федеральных органов исполнительной власти, научных организаций, саморегулирующихся организаций, общественных объединений предпринимателей и потребителей. Правила создания, формирования и функционирования технических комитетов устанавливаются Национальным органом по стандартизации.

Основной задачей технического комитета является рассмотрение проектов национальных стандартов и подготовка их к утверждению. При этом Федеральным законом «О техническом регулировании» определено, что заседания технических комитетов должны быть открытыми, если они не связаны с обсуждением проблем, отнесенных действующим законодательством к информации ограниченного доступа.

Разработчиком национального стандарта может быть любое лицо, которое заявляет о себе путем направления в Национальный орган по стандартизации соответствующего уведомления. Это уведомление должно содержать информацию об имеющихся в проекте стандарта положениях, которые отличаются от положений соответствующих международных стандартов. Уведомление публикуется в информационной системе общего пользования в электронно-цифровой форме и в печатном издании федерального органа исполнительной власти по техническому регулированию.

Разработчик национального стандарта:

• обеспечивает доступность проекта стандарта заинтересованным лицам для ознакомления. С этой целью он обязан по требованию заинтересованного лица предоставить ему копию проекта стандарта;

• дорабатывает проект стандарта с учетом замечаний, полученных от заинтересованных лиц, проводит его публичное обсуждение и составляет перечень замечаний с кратким изложением их содержания и результатов обсуждения;

• сохраняет полученные замечания до утверждения стандарта и представляет их в Национальный орган по стандартизации и ТК по стандартизации по их запросам.

Срок публичного обсуждения проекта национального стандарта (со дня опубликования уведомления о его разработке до дня опубликования уведомления о завершении публичного обсуждения) не может быть менее чем два месяца.

Уведомление о завершении публичного обсуждения проекта стандарта публикуется в печатном органе Ростехрегулирования («Вестник технического регулирования») и в информационной системе общего пользования в электронно-цифровой форме.

Доработанный проект национального стандарта и перечень замечаний заинтересованных лиц должны быть доступны заинтересованным лицам для ознакомления.

Проект национального стандарта вместе с перечнем полученных замечаний представляется разработчиком в технический комитет, который организует проведение экспертизы данного проекта.

На основе результатов экспертизы технический комитет готовит мотивированное предложение об утверждении или отклонении проекта, которое направляется в Национальный орган по стандартизации вместе с документами по проекту и результатами экспертизы.

Национальный орган по стандартизации на основании документов, представленных техническим комитетом, принимает решение об утверждении или отклонении национального стандарта.

Уведомление об утверждении национального стандарта подлежит опубликованию в «Вестнике технического регулирования» и в информационной системе общего пользования в электронно-цифровой форме в течение 30 дней со дня утверждения национального стандарта.

Национальный орган по стандартизации составляет и утверждает перечень национальных стандартов, которые могут применяться на добровольной основе для соблюдения требований технических регламентов, и опубликовывает его в «Вестнике технического регулирования» и в информационной системе общего пользования в электронно-цифровой форме.

Разработчиком технического регламента может быть любое лицо. При разработке технического регламента необходимо максимально обеспечить:

• прозрачность процедур разработки;

• возможность участия в разработке всех заинтересованных лиц;

• достижение согласия большинства заинтересованных сторон.

О начале разработки проекта технического регламента делается оповещение посредством публикации специального уведомления в печатном органе федерального органа исполнительной власти по техническому регулированию, которым в настоящее время является «Вестник технического регулирования» Министерства промышленности и торговли Российской Федерации.

Уведомление содержит информацию о том, в отношении какой продукции и каких стадий ее жизненного цикла будут устанавливаться разрабатываемые требования. В нем кратко излагается цель этого технического регламента, обосновывается необходимость его разработки и указываются те разрабатываемые требования, которые отличаются от положений соответствующих международных стандартов или обязательных требований, действующих на территории Российской Федерации в момент разработки проекта технического регламента.

С момента опубликования уведомления технический регламент должен быть доступен заинтересованным лицам для ознакомления. С этой целью осуществляются постоянные публикации о ходе разработки технического регламента, дающие возможность ознакомиться с текстами проектов на всех стадиях. Разработчик обязан по требованию заинтересованного лица предоставить ему копию проекта технического регламента. Проект дорабатывается с учетом полученных в письменной форме замечаний заинтересованных лиц.

Затем проводится публичное обсуждение, и по его итогам составляется проект технического регламента, к которому прилагается перечень полученных в письменной форме замечаний заинтересованных лиц с кратким изложением содержания замечаний и результатов их обсуждения.

Внесение субъектом права законодательной инициативы о проекте федерального закона о техническом регламенте в Государственную Думу осуществляется при наличии следующих документов:

• обоснования необходимости принятия федерального закона о техническом регламенте с указанием требований, которые отличаются от положений соответствующих международных стандартов или обязательных требований, действующих на территории Российской федерации в момент разработки технического регламента;

• финансово-экономического обоснования принятия федерального закона о техническом регламенте;

• документов, подтверждающих опубликование уведомления о разработке проекта технического регламента;

• документов, подтверждающих опубликование уведомления о завершении публичного обсуждения проекта технического регламента;

• перечня полученных в письменной форме замечаний заинтересованных лиц.

Внесенный в Государственную Думу проект федерального закона о техническом регламенте с приложенными к нему документами направляется Государственной Думой в Правительство Российской Федерации. На представленный проект федерального закона о техническом регламенте Правительство Российской Федерации направляет в Государственную Думу отзыв, подготовленный с учетом заключения экспертной комиссии по техническому регулированию.

Проект федерального закона о техническом регламенте, принятый Государственной Думой в первом чтении, публикуется в «Вестнике технического регулирования». Поправки к принятому в первом чтении проекту федерального закона о техническом регламенте после окончания срока их подачи публикуются в информационной сети общего пользования.

Проект федерального закона о техническом регламенте, подготовленный ко второму чтению, направляется Государственной Думой в Правительство для подготовки экспертной комиссией отзыва. Заключение экспертной комиссии подлежит обязательному опубликованию в «Вестнике технического регулирования» и вступает в силу не ранее, чем через 6 месяцев после официальной публикации.

Затем проект федерального закона о техническом регламенте рассматривается во втором чтении, и затем следует установленная процедура принятия его в качестве законодательного акта.

Технические регламенты принимаются в порядке, установленном для принятия федеральных законов. Помимо этого, Федеральным законом «О техническом регулировании» предусмотрен также особый порядок разработки и принятия технических регламентов. Это происходит в исключительных ситуациях при возникновении обстоятельств, приводящих к непосредственной угрозе, и в других случаях, когда необходимо незамедлительное принятие соответствующего нормативного правового акта о техническом регламенте. В этом случае Президент Российской Федерации вправе издать указ о принятии технического регламента без его публичного обсуждения.

3. Обязательная сертификация – это подтверждение соответствия продукции требованиям стандартов. Эта форма подтверждения соответствия распространяется как на товары отечественного производства, так и на импортную продукцию, если она входит в Единый перечень продукции подлежащей обязательной сертификации.

В перечень продукции подлежащей обязательной сертификации входят те товары, которые тем или иным образом могут повлиять на безопасность потребителя, его здоровье, имущество, на окружающую среду. Обязательная сертификация товара может осуществляться по различным схемам, как правило, сертификат оформляется на контракт, на серийный выпуск, на партию продукции.

Товары, подлежащие обязательной сертификации, включены в Единый перечень определенный Постановлением Правительства РФ от 1 декабря 2009 года N 982 «Об утверждении единого перечня продукции, подлежащей обязательной сертификации, и единого перечня продукции, подтверждение соответствия которой осуществляется в форме принятия декларации о соответствии».

Наличие сертификата на товары, подлежащие обязательной сертификации, проверяется различными контролирующими органами. Кроме того, наличие сертификата является обязательным условием для ввоза на территорию России и дальнейшего выпуска к реализации импортной продукции.

Обязательная сертификация товаров требуется в следующих случаях: