Вопрос 36. Поверка средств измерений. Методы поверки (метод непосредственного сличения и метод прямого измерения величины, воспроизводимой мерой).

Во всем мире ежедневно производятся миллиарды измерений. Необходимо, чтобы результаты измерений одинаковых величин, полученные в различных местах, с помощью различных измерительных средств, были бы воспроизводимы на уровне требуемой точности.

Во многом это обеспечивается единообразием средств измерений - такое состояние средств измерений, когда они проградуированы в узаконенных единицах, а их метрологические свойства соответствуют нормам.

Единообразие средств измерений обеспечивается путем их периодической поверки.

Поверка - совокупность операций, выполн. орг-ми гос. метрологической службы с целью опред. и подтверждения соотв. средств измер. установленным техническим нормам.

Поверка средств измер. предпол. опред. погр.средств измер.

При положительном исходе поверки средства измер. на него наносят поверочное клеймо - знак, удостовер. факт поверки и признания ср-ва измер. пригодным к применению.

Основой обесп. единообразия ср-в измер. явл. воспроизв., хранение и передача размера установленных физ. величин. Названные технические процедуры осущ. с помощью государственных эталонов и эталонов 1-го, 2-го, 3-го (иногда 4-го) разрядов. Все эти процедуры имеют конечной целью передачу размера физической величины от эталоных к рабочим средствам измерений.

Сущность поверки рабочих средств измерений, состоит в определении того, насколько хорошо передан размер единицы физ. величины к рабочему средству измерений.

Узловым вопросом при поверке является выбор соотношения между допустимыми погрешностями эталона и рабочего средства измерений. Обычно это соотношение 1:3 или 1:5. Очень важным при этом явл. соотнош. диапазонов измерений эталона и рабочего средства измерений. Верхний предел измер. эталона должен быть = или незначительно превышать верхний предел измерений рабочего средства измерений.

Методы поверки:

- непосредственное сличение рабочего средства измерений с эталонным измерительным устройством;

- прямое измерение рабочим средством измерений физической величины, воспроизводимой эталонной мерой.

У измер. приборов имеется шкальное отсчетное устройство, отградуированное в единицах измеряемой величины. Поэтому рез-тат измерений представляется непосредственно в единицах этой величины. Это обусловливает простоту определения погрешности измерительных приборов.

Для измерительных приборов принято различать абсолютную, относительную и приведенную погрешности.

Абсолютной погрешностью измерительного прибора  называют разность показаний прибора X_п и истинного (действительного) значения X_д измеряемой величины:

 = X_п - X_{д .}

Действительное значение X_д определяется с помощью эталонного прибора или воспроизводится эталонной мерой.

Относительной погрешностью измерительного прибора  наз. отношение абсолютной погрешности измерительного прибора к действительному значению измеряемой величины. Относительную погрешность выражают в процентах:

δ = (∆ / Х_д ) * 100

Приведенной погрешностью  наз. отношение  к нормирующему значению X_N, в качестве которого часто используется диапазон измерений прибора:

γ = (∆ / Х_n)*100 =  / (Х_в – Х_н)*100

X_в и X_н – соотв. верхний и нижний пределы измерений.

Показания измерительного прибора могут не совпадать при постепенном увеличении значения измеряемой физической величины и последующем его уменьшении. Это явление связано с погрешностью гистерезиса. Последнюю для измерительных приборов принято характеризовать абсолютной и приведенной вариацией показаний.

Вариация показаний - разность показаний измер.прибора, получаемых при одном и том же значении измеряемой величины X_д при постепенном увеличении (прямой ход) и последующем уменьшении (обратный ход) измер. величины:

W = X_п^пр - X_п^обр

X_п^пр и X_п^обр - показ. прибора при прямом и обратном ходе.

Обычно используют приведенную вариацию показаний:

При поверке измер. прибора вариацию опред. для всех поверяемых отметок шкалы, а в кач-ве оценки вариации поверяем. раб. прибора приним. максимальную вариацию:

Измер. устройства принято разделять на классы точности.

Класс точности  - обобщенная характеристика средств измерений, определяемая пределами допускаемых основной (это погрешность при использовании его в нормальных условиях. Нормальными условиями применения средства измерений называют условия, при которых влияющие величины имеют номинальные значения или находятся в пределах нормальной области значений)и дополнительной погрешностей (это изменение его погрешности, вызванное отклонением одной из влияющих величин от ее нормированного значения или выходом ее за пределы нормальной области значений), и рядом других свойств, влияющих на точность осуществляемых с их помощью измерений.

Обозначение классов точности  производится в зависимости от способов задания пределов допускаемой погрешности. Если последняя выражается приведенной или относительной погрешностью, применяются соответственно следующие обозначения: 2 и .

Метод непосредственного сличения с эталонным:

на вход этих измерительных приборов подается поочередно несколько знач. измер. величины и определяется разность показаний эталонного и поверяемого приборов. Определение этой разности можно проводить одним из двух способов.

По 1-му способу путем изменения измеряемой величины устанавливают ее значение, соответствующее поверяемой отметке на шкале эталонного прибора ЭП, а по шкале поверяемого раб. прибора РП определяют погрешность 

По 2-ому способу знач. измер. величины устанавливают на шкале поверяемого рабочего прибора РП, а погрешность  определяют по шкале эталонного прибора ЭП .

1-ый способ удобен при автоматизации поверочных работ. Он позволяет с помощью одного эталонного прибора и одного устройства, воспроизводящего измеряемую величину, поверять сразу несколько приборов. 2-ой способ позволяет точнее, чем первый, определить погрешность, так как шкала эталонного прибора имеет большее число делений, чем шкала поверяемого. Такое преимущество данного способа проявляется только при тщательной установке указателя поверяемого прибора на оцифрованные отметки шкалы.

Как при поверке измерительного прибора методом прямого измерения величин, воспроизводимых мерами, так и при поверке методом непосредственного сличения с эталонным прибором наибольшую, полученную во всем диапазоне измерения погрешность принимают за основную погрешность поверяемого измерительного прибора.

Для измерительных приборов, у которых нормировано значение вариации, при поверке показания снимаются как минимум дважды: при плавном возрастании измеряемой величины и при ее плавном убывании. При этом устанавливаются такие значения измеряемой величины, при которых указатель подходит к соответствующим отметкам шкалы с одной или с другой стороны, не переходя ее.

Метод прямого измерения величины, воспроизводимой эталонной мерой, также реализуется двумя способами.

1) на многозначной мере устанавливают поочередно значения физ. величины, соотв. выбранным для поверки (чаще всего оцифрованным) отметкам шкалы поверяемого рабочего измерительного прибора и по шкале этого прибора считывают показания и определяют погрешность .

2) для каждой, выбранной для поверки отметки шкалы измерительного прибора, на многозначной мере набирают такое значение воспроизводимой ею величины, при котором стрелка поверяемого прибора устанавливается на поверяемую отметку прибора, а погрешность при этом определяют как разность значения физической величины, соответствующего поверяемой отметке шкалы, и значения физической величины, установленного на многозначной мере.