Основы теории передачи единиц физических величин
Передача единиц физических величин необходима для обеспечения единства измерения во всех метрологических службах государства.
Основное уравнение измерения можно представить в виде:
,
(1.5)
где R – результат измерения; Х – числовое значение; ЕФВ – единица физической величины.
Единство измерения означает: результат выражен в узаконенных единицах; единицы воспроизведены с достаточной точностью; средство измерения (СИ) хранит единицу измерения.
Воспроизведение означает материализацию единиц измерения с наивысшей возможной или требуемой точностью.
Хранение единицы измерения – совокупность операций, обеспечивающих неизменность единицы физической величины данного средства измерения во времени. Передача единиц физических величин осуществляется «сверху вниз» посредством поверок.
Поверка СИ – операция, заключающаяся в установлении пригодности СИ к использованию на основе экспериментально установленных метрологических характеристик. Иными словами, при поверке определяют погрешности СИ.
1.2.1. Виды поверок
Различают первичную, периодическую, внеочередную, инспекционную и экспертную виды поверок [3].
Первичная поверка производится при утверждении типа СИ.
Периодическая проводится метрологическими организациями по плану– для всех СИ, точность которых важна, устанавливаются межповерочные интервалы.
Внеочередная поверка проводится тогда, когда возникает сомнение в исправности СИ из-за непредусмотренных условий эксплуатации.
Инспекционная поверка проводится вышестоящими метрологическими организациями по своему плану.
Экспертная поверка проводится третьей стороной при возникновении разногласий исполнителя и потребителя, касающихся пригодности средств измерения.
Поверку имеют право выполнять аттестованные специалисты, которые ставят штамп о поверке в паспорт СИ и записывают значение погрешности.
1.2.2. Поверочные схемы
Р
азличают
государственные, ведомственные и
локальные поверочные схемы. Изображение
и содержание поверочных схем
регламентировано рядом документов, в
том числе [3].
Вид локальной поверочной схемы приведен на рис. 1.2.
На схемах должны быть указаны наименования эталонов и СИ, методы поверок, допускаемые значения погрешностей.
Рис.
1.2. Вид локальной поверочной схемы
1.3. Методы поверки
Применяют следующие методы поверки:
1) непосредственного сравнения;
2) сравнения с помощью компаратора;
3) косвенных измерений.
1.3.1. Метод непосредственного сравнения
Этот метод наиболее часто применяется благодаря своей простоте. Одна и та же величина измеряется поверяемым и эталонным СИ, затем вычисляют абсолютную Δ и относительную погрешности.
Δ = Хпов – Хэт, (1.6)
где Хпов и Хэт – показания поверяемого – эталонного СИ.
1.3.2. Метод сравнения с помощью компаратора
Компаратор – это прибор сравнения. Структурная схема поверки с использованием компаратора представлена на рис. 1.3.
Рис. 1.3. Схема поверки с использованием компаратора
На рис. 1.3 приняты следующие обозначения: Пов – поверяемое СИ; Комп – компаратор; Эт – эталонное СИ. Данный метод имеет две разновидности: дифференциальный и нулевой. В дифференциальном методе компаратор имеет шкалу, по которой можно сразу определить абсолютную погрешность поверяемого средства. При нулевом методе компаратор показывает только рассогласование у эталонного и поверяемого средств. Изменяя небольшими шагами величину, которую измеряет поверяемое СИ, добиваются нулевого сигнала компаратора. При этом абсолютная погрешность СИ определяется как величина уравнивающего изменения.