Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Методы и средства измерений. Учебное пособие для поверителей средств теплотехнических и физико-химических измерений
.pdf
Как правило, для средств измерений принято нормировать
a
)( bxa
следующие метрологические характеристики:
– пределы допускаемой основной погрешности;
– пределы допускаемой дополнительной погрешности;
– пределы допускаемой вариации;
– динамическую погрешность.
Пределом допускаемого значения основной погрешности,
дополнительной погрешности или вариации средства измерений
называют наибольшее значение погрешности или вариации, устанавливаемое нормативным документом для данного типа
средств измерений, при котором оно еще признается годным
к применению.
Например, для логометра Ш69006:
нормирование основной погрешности: основная погреш-
ность логометра на всех числовых отметках шкалы не превышает ± 1,5 % от диапазона измерений;
нормирование дополнительной погрешности: изменение показаний логометра при отклонении температуры окружающего
воздуха от (20 ± 5) °С до любой температуры в пределах от 5
до 50 °С не превышает ± 1,5 %.
нормирование вариации: вариация показаний логометра
не превышает 1,5 %.
(Выделенный курсивом текст взят из технического описания
прибора).
Для основной погрешности средства измерений устанавливают три вида пределов допускаемого значения.
Предел допускаемой абсолютной основной погрешности устанавливают по формуле аддитивной погрешности
.
или по формуле мультипликативной погрешности
,
где Δ — пределы допускаемой абсолютной основной погрешности, выраженной в единицах измеряемой величины на входе (выходе) или условно в делениях шкалы;
x — значение измеряемой величины на входе (выходе) сред-
ства измерений или число делений, отсчитанных по шкале;
a, b — положительные числа, не зависящие от x.
Выбор формулы, как правило, производят в зависимости от
qx
100
1
x
X
dc
x
k
k
X
k
X
a
ddbc ;
0
x
свойств конкретного типа средств измерений по результатам испытаний.
Например, для хромель-алюмелевого термоэлектрического
преобразователя 1 класса в зависимости от диапазона измерений
применены обе формулы. Пределы допускаемого отклонения от
номинальной статической характеристики преобразования
(НСХ) равны:
± 1,5 °С в диапазоне от –40 до 375 °С (верхняя формула при
a = 1,5);
± 0,004 |t| °С в диапазоне свыше 375 до 1000 °С включительно
(нижняя формула при a = 0 и b = 0,004).
Иногда пределы допускаемой абсолютной основной погрешности устанавливают в виде более сложной формулы, графика
или таблицы.
Предел допускаемой относительной основной погрешности
устанавливают по формуле
,
или
,
где δ — пределы допускаемой относительной основной погрешности, %;
q — отвлеченное положительное число, выбираемое из ряда
1 · 10n; 1,5 · 10n; (1,6 · 10n); 2 · 10n; 2,5 · 10n; (3 · 10n); 4 · 10n;
5 · 10n; 6 · 10n; (n = 1, 0, –1, –2 и т.д.);
— больший (по модулю) из пределов измерений;
c и d — положительные числа, выбираемые из ряда, приве-
денного для q:
При нормировании пределов допускаемой относительной основной погрешности в стандартах или технических условиях на
средства измерений устанавливают минимальное значение измеряемой величины, равное
ный способ выражения пределов погрешности.
.
, для которого применятся выбран-
Иногда пределы допускаемой основной относительной по-
p
X
N
100
N
X
N
X
грешности устанавливают в виде более сложной формулы, графика или таблицы.
Пределы допускаемой приведенной основной погрешности
устанавливают по формуле
,
где γ — пределы допускаемой приведенной основной погрешности, %;
— нормирующее значение, выраженное в тех же едини-
цах, что и Δ;
p — отвлеченное положительное число, выбираемое из того
же ряда, что и q.
Нормирующее значение
устанавливают, как правило,
в зависимости от вида шкалы измерительного прибора или пределов измерений измерительного преобразователя. Это может
быть номинальное значение измеряемой физической величины,
верхний предел измерений для приборов с нулевой отметкой
на краю или вне диапазона измерений, сумма пределов измерений для измерительного прибора с нулевой отметкой внутри диапазона измерений и т.д.
Пределы допускаемых дополнительных погрешностей устанавливают, как правило, так же, как при установлении предела
допускаемой основной погрешности.
Предел допускаемой вариации устанавливают так же, как
предел допускаемой основной погрешности, либо в виде дольного (кратного) значения предела допускаемой основной погрешности. Предел допускаемой вариации может быть установлен
и в делениях шкалы.
При установлении перечня нормированных динамических
характеристик учитывают возможность их относительно простого экспериментального определения:
В частности, для аналоговых показывающих измерительных
приборов обычно нормируют следующие характеристики:
– время установления показаний;
– характер успокоения указателя;
– быстродействие (время прохождения указателем всей шкалы).
5.5. Классы точности
Класс точности является обобщенной характеристикой данного типа средств измерений и, как правило, отражает уровень их
точности.
Класс точности дает возможность судить о том, в каких пределах находится погрешность средства измерений одного типа,
но не является непосредственным показателем точности измерений, выполняемых с помощью каждого из этих средств. Это важно при выборе средств измерений в зависимости от заданной
точности измерений.
Для средств измерений конкретного типа класс точности устанавливают в нормативных документах технических требований
или других нормативных документах. Для средств измерений каждого класса точности в стандартах конкретного типа устанавливают требования к метрологическим характеристикам, в совокупности отражающие уровень точности средств измерений для
этого класса точности. Для метрологических характеристик, которые изменяются незначительно, могут устанавливаться единые
требования для нескольких классов точности.
Иногда метрологические характеристики являются едиными
для всех классов точности данного типа средства измерений, например, значения входного или выходного сопротивления измерительного прибора или измерительного преобразователя. В этом
случае устанавливают единые требования для всех классов точности.
Если средство измерений имеет два или более диапазона измерений одной и той же физической величины, могут быть установлены два и более класса точности.
При измерении нескольких физических величин одним средством измерений классы точности присваивают для каждой измеряемой величины, причем классы точности могут быть различными.
Класс точности часто выражают числом, соответствующим
пределу допускаемой основной погрешности. Например, если для
логометра или манометра установлен класс точности 1, это означает, что предел допускаемой основной приведенной погрешности данного измерительного прибора равен 1 % от диапазона измерений.
Для термопреобразователей сопротивления функции классов
точности выполняют классы допуска. Для термопреобразовате-
лей сопротивления установлены классы допуска, обозначенные
Форма выражения
погрешности
Пределы
допускаемой
основной
погрешности
Пределы
допускаемой основ-
ной
погрешности,
%
Обозначение класса
точности
В документации
На средстве
измерений
1
2
3
4
5
Приведенная
По формуле
p
X
N
100
,
если нормирующее
значение выражено
в единицах величины
на входе (выходе)
средств измерений
γ = ± 0,5
Класс
точности
0,5
0,5
По формуле
p
X
N
100
,
если нормирующее
значение принято
равным длине шкалы
или ее части
γ = 0,5
Класс
точности
0,5
0,5
латинскими буквами А, В и С. При этом символ А применен для
более точного средства измерений, а символы В и С — для менее
точных.
Для термоэлектрических преобразователей установлены
классы, выраженные арабскими цифрами 1, 2, 3. Соответственно,
символ 1 соответствует более точному термопреобразователю,
а символы 2 и 3 — менее точным.
В табл. 8 приведены правила построения и примеры обозначения классов точности в технической документации и непосредственно на средстве измерений.
Таблица 8
Обозначение классов точности
Продолжение табл. 8
1
2
3
4
5
Относительная
По формуле
qx
100
δ = ± 1,0
Класс
точности
1,0
1,0
По формуле
1
x
X
dc
k
)]1(01,0
02,0[
x
X
k
Класс
точности
0,02/0,01
0,02/0,01
Абсолютная
По формуле
a
или
)( bxa
Класс
точности
М
М
Обозначение классов точности средств измерений в технической документации и непосредственно на средстве измерений
проводится по определенным правилам. Например, в средствах
измерений, у которых пределы допускаемой основной погрешности выражены в форме приведенной погрешности, класс точности в технической документации обозначается числом, которое
равно этим пределам, выраженным в процентах. Это же число
наносится непосредственно на средство измерений — на циферблат, щиток или корпус.
5.6. Поверка средств измерений
Поверка средств измерений является одной из форм госу-
дарственного метрологического контроля.
Поверкой средств измерений называют установление органом государственной метрологической службы (или другим официально уполномоченным органом, организацией) пригодности
средства измерений к применению на основании экспериментально определяемых метрологических характеристик и подтверждения их соответствия установленным обязательным
требованиям.
дующих видах деятельности:
Поверке подлежат средства измерений, применяемые в сле-
здравоохранение;
ветеринария;
охрана окружающей среды;
обеспечение безопасности труда;
торговые операции и взаимные расчеты между покупателем
и продавцом;
государственные учетные операции;
обеспечение обороны государства;
геодезические и гидрометеорологические работы;
производство продукции, поставляемой по контрактам для
государственных нужд в соответствии с законодательством Российской Федерации;
обязательная сертификация продукции и услуг;
измерения, проводимые по поручению органов суда, прокуратуры, арбитражного суда, государственных органов управления
Российской Федерации;
регистрация национальных и международных спортивных
рекордов.
Поверку осуществляют органы Государственной метрологической службы или метрологические службы юридических лиц,
аккредитованные на право поверки средств измерений. Аккредитация проводится в соответствии с нормативным документом
ПР 50.2.014–02 «ГСИ. Правила проведения аккредитации метрологических служб юридических лиц на право поверки средств
измерений».
5.6.1. Рабочие средства измерений и эталоны
По метрологическому назначению средства измерений можно условно разделить на три группы: рабочие средства измерений, первичные эталоны; вторичные и рабочие эталоны.
Рабочим средством измерений называют средство измере-
ний, предназначенное для измерений и не связанное с передачей
размера единицы другим средствам измерений.
Каждая единица физической величины обладает определенным размером. Чем точнее воспроизводится, хранится и передается другим средствам измерений размер единицы физической
величины, тем выше уровень достижения единства измерений.
Как известно, одним из факторов обеспечения единства измерений является равенство в установленных пределах размера
единицы физической величины, применяемой в рабочих средствах измерений, размеру, воспроизводимому первичным эталоном.
Для этой цели создана эталонная база страны, то есть первичные, вторичные и рабочие эталоны.
Эталон единицы физической величины — это средство
измерений (или комплекс средств измерений), предназначенное
для воспроизведения и (или) хранения единицы и передачи ее
размера менее точным средствам измерений и утвержденное в
качестве эталона в установленном порядке.
Различают одиночные и групповые эталоны.
В составе одиночного эталона применяется одно средство
измерений. Это может быть мера, измерительный прибор, эталонная установка. Примерами одиночного эталона могут служить
мера постоянной ЭДС — нормальный элемент класса точности
0,001; мера электрического сопротивления — измерительная катушка сопротивления класса точности 0,002; грузопоршневой
манометр класса точности 0,02 и т.д.
Групповой эталон включает в себя несколько средств измерений одного типа, номинального значения или диапазона измерений, которые применяются совместно. Результатом измерений
является среднее арифметическое значение результатов измерений однотипными средствами измерений. Такая методика позволяет повысить точность воспроизведения или хранения единицы
физической величины. Групповые эталоны могут быть постоянного или переменного состава.
В качестве примера группового эталона можно привести государственный первичный эталон единицы давления — паскаля.
В состав эталона входят три группы по три однотипных грузопоршневых манометра, в частности:
три грузопоршневых манометра с номинальным значением
приведенной площади поршня 20,0 см2 и диапазоном значений
давления 0,05–0,5 МПа;
три группы грузопоршневых манометра с номинальным значением приведенной площади поршня 5,0 см2 и диапазоном зна-
чений давления 0,3–3 МПа;
три грузопоршневых манометра с номинальным значением
площади поршня 1,5 см2 и диапазоном значений давления
1–10 МПа.
Первичным эталоном называют эталон, обеспечивающий вос-
произведение единицы физической величины с наивысшей в стране
точностью по сравнению с другими эталонами той же единицы.
Если первичный эталон признан решением уполномоченного
на то государственного органа в качестве исходного на территории государства, его называют государственным первичным
эталоном.
Исходным называют эталон, обладающий наивысшими мет-
рологическими свойствами, от которого передают размер единицы подчиненным эталонам и имеющимся средствам измерений.
Таким образом, в масштабах государства первичный эталон является исходным. Исходный эталон может функционировать
в масштабах не только государства, но и ведомства, предприятия,
организации, лаборатории. В этом случае в качестве исходного
эталона может применяться вторичный или рабочий эталон.
От исходного эталона размер единицы может передаваться
подчиненным эталонам и имеющимся средствам измерений.
Подчиненными называют эталоны, которые стоят ниже исходного в поверочной схеме.00000000000000000000
Первичный эталон непосредственно передает размер единицы величины вторичному эталону.
Для передачи размера единицы от вторичного эталона рабочим средствам измерений применяются рабочие эталоны (которые прежде именовались образцовыми средствами измерений).
5.6.2. Поверочные схемы
Размер единицы физической величины передается от первичного эталона рабочим средствам измерений в соответствии
с поверочной схемой.
Поверочная схема есть нормативный документ, устанавливающий соподчинение средств измерений, участвующих в передаче размера единицы физической величины от эталона рабочим
средствам измерений (с указанием методов передачи и погрешностей при передаче размера единицы).
Различают государственные и локальные поверочные схемы.
Государственная поверочная схема распространяется на
все средства измерений данной физической величины, имеющиеся в стране. Государственная поверочная схема разрабатывается
в качестве государственного стандарта «Государственная система
обеспечения единства измерений. Государственный первичный
эталон и государственная поверочная схема для средств измерений…» (далее следует наименование физической величины, на-
пример «давления», «температуры», «рН», «влажности», «вязкости» и т.д.).
На рис. 5.1 представлена структура Государственной поверочной схемы. Поверочная схема представляет собой чертеж,
на котором штриховыми линиями выделены горизонтальные поля, в которых указаны: соответствующие наименования средств
измерений и методов поверки; номинальные значения или диапазоны значений физических величин; допускаемые значения погрешностей методов поверки; допускаемые значения погрешностей средств измерений.
Верхнее поле на поверочной схеме, поле эталонов, содержит
наименования и метрологические характеристики Государственного первичного эталона и вторичных эталонов. Здесь же указан
метод, который применяется для передачи размера единицы физической величины, воспроизводимой первичным эталоном, вторичному эталону.
Далее последовательно вниз расположены поля рабочих эталонов (РЭ).
Размер единицы физической величины от более точного рабочего эталона рабочему средству измерений передают либо через цепочку соподчиненных по разрядам эталонов, либо непосредственно рабочему средству измерений.
Рабочие эталоны могут подразделяться на разряды: рабочий
эталон 0 разряда, рабочий эталон 1 разряда, рабочий эталон
2 разряда и т.д. Чем меньше цифра в обозначении разряда рабочего эталона, тем точнее он хранит и передает единицу величины.
Есть поверочные схемы, которые содержат четыре разряда рабочих эталонов, например, Государственная поверочная схема для
средств измерений избыточного давления до 250 МПа.
В каждом поле рабочих эталонов, либо рабочих средств измерений может быть представлено несколько типов средств измерений. На рис. 5.1 штриховыми прямоугольными контурами
условно показаны возможные типы средств измерений данного
разряда.
Нижнее поле в каждой поверочной схеме занимают рабочие
средства измерений.
В овальных контурах на границе между горизонтальными
полями в поверочной схеме приведено наименование метода,
применяемого для передачи размера единицы (метод поверки).
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]