Учебное пособие Для студентов вузов Кемерово 2006

Нормируемые метрологические характеристики средств измерений Метрологические характеристики средств измерений На любое средство измерений в процессе его изготовления, хранения и эксплуатации воздействуют различные случайные и объективные факторы. От которых зависит качество измерений. К ним относятся, например, несовершенство конструкций средств или методов измерений, неточность отдельных элементов конструкций и другое. Всё это приводит к тому, что номинальные значения мер и показания измерительных приборов отличаются от истинных значений измеряемых физических величин. Характеристики свойств (или одного из свойств) средств измерений, оказывающих влияние на результаты измерений (его погрешность) или их точность, называются метрологическими характеристиками. Метрологические характеристики являются показателями качества и технического уровня всех средств измерений. Погрешностью средств измерений является его метрологическая характеристика, количественно выражающая отклонения результата воспроизведения или измерения физической величины от её истинного значения. В связи с неизвестностью истинного значения физической величины, на практике можно найти лишь оценку погрешности измерения. Погрешности средств измерений могут быть представлены в форме: абсолютной, относительной и приведённой. Абсолютная погрешность средств измерений – это его погрешность, выраженная в единицах физической величины. Относительная – это погрешность, выраженная отношением его абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины. Приведённая – это погрешность, выраженная отношением той же абсолютной погрешности к условно принятому значению физической величины, которое постоянно во всём диапазоне или в некоторой его части и называется нормирующим. Также различают статическую и динамическую погрешности средств измерений. Статическая погрешность используется для измерения постоянной величины. Динамическая – представляет собой разность между погрешностью средств измерений в динамическом режиме и его статической погрешностью, соответствующий значению величины в данный момент времени. В зависимости от условий применения различают основную погрешность средств измерений и дополнительную. Основная - это погрешность средства измерений, используемого в нормативных условиях. Дополнительная – это составляющая его погрешность, которая вызывается отклонением одной или более влияющих величин от нормированного значения или выходом нормируемых областей. Нормированные метрологические характеристики устанавливаются в нормативных документах на средства измерений конкретных видов и типов. В зависимости от особенностей использования средств измерений возникает необходимость в том или ином наборе метрологических характеристик. Так для вещественных мер и цифроаналоговых преобразователей, аналоговых и цифровых измерительных показывающих и регистрирующих приборов нормируются разные наборы метрологических характеристик. Все вопросы нормирования метрологических характеристик средств измерений регламентируются ГОСТ 8.009-84. 1.3.4.2. Классы точности средств измерений Учёт всех нормируемых метрологических характеристик средств измерений – сложная и трудоёмкая процедура и применяется только при измерениях высокой точности. На производстве для средств измерений, используемой в повседневной практике, принято деление по точности на классы. Классом точности называется обобщённая характеристика всех средств измерений данного типа, обеспечивающая правильность их показаний и устанавливающая оценку снизу точности показаний. В стандартах на средства измерений конкретного типа устанавливаются требования к метрологическим характеристикам, в совокупности определяющие класс точности средств измерений этого типа. Независимо от классов точности нормируются метрологические характеристики, требования к которым устанавливают едиными для средств измерений всех классов точности. Классы точности присваиваются средствам измерений с учётом результатов приёмочных испытаний. Средствам измерений с несколькими диапазонами измерений разных физических величин могут присваиваться различные классы точности для каждого диапазона или каждой измеряемой величины. Так, например с диапазонами 0-10, 0-20, 0-50А может иметь различные классы точности для отдельных диапазонов. Обозначения классов точности наносятся на циферблаты, щитки и корпуса средств измерений, приводятся в нормативных документах. Обозначения могут иметь форму заглавных букв латинского алфавита (например М.С и т.д.) или римских цифр (I, II, III, IV и т.д.) с добавлением условных знаков. Смысл таких обозначений раскрывается в нормативной документации. Если же класс точности обозначается арабскими цифрами с добавлением какого – либо условного знака, то эти цифры непосредственно устанавливают оценку снизу точности показаний средств измерений. Для средств измерений с равномерной, практически равномерной или степенной шкалой, нулевое значение входного (выходного) сигнала у которых находится на краю или вне диапазона измерений, обозначение класса точности арабской цифрой из ряда (1; 1,5; 1,6; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6) 10n , где n = 1,0, – 1,-2 и; т.д., означает, что значение измеряемой величины не отличается от того, что показывает указатель отсчетного устройства, более чем на соответствующее число процентов от верхнего предела измерений. Если нулевое значение находится внутри диапазона, то значение измеряемой величины не отличается от того, что показывает указатель, больше чем на соответствующее классу точности число процентов от большего из модулей пределов измерений. Обозначение классов точности цифрами из того же ряда предпочтительных чисел может сопровождаться применением дополнительных условных знаков. Так, например, отметка снизу (0,5,1,6, 2,5 и т.п.) означает, что у измерительных приборов этого типа с существенно неравномерной шкалой значение измеряемой величины не может отличаться от того, что показывает указатель отсчётного устройства больше, чем на указанное число процентов от всей длины шкалы или её части, соответствующей диапазону измерений. Заключение цифры в окружность (например 0,02; 0,4; 1,0; 3,0 и т.д.) означает, что проценты исчисляются непосредственно от того значения, которое указывает указатель. Необходимо ещё раз подчеркнуть, что класс точности является обобщённой характеристикой средств измерений. Знание его позволяет определить не точность конкретного измерения, а лишь указать пределы, в которых находится значение измеряемой величины. Между классом точности используемого средства измерения и погрешностью метода, должна быть установлена чёткая взаимосвязь. Например, можно определить какой класс точности весов необходимо использовать для того чтобы обеспечить погрешность, указанную в ГОСТе на методы измерения пористости до 1%. Пористость хлебобулочных изделий определяется по формуле , (3) где v- объём пробы мякиша, см3 ; m-масса пробы мякиша г; -плотность беспористой массы мякиша, г/см3. Если в эту формулу подставить известную пористость с разницей 1%, то можно найти предельную допустимую массу, на которую может быть сделана ошибка. При такой подстановки погрешность массы не должна превышать 0,3г, следовательно для взвешивания могут быть использованы весы класса точности 3,0 и меньше. Таким образом, под классом точности средства измерений понимают такую его общественную характеристику, которая определяется пределом допускаемых основных и дополнительных погрешностей, а также другими свойствами средства измерений, влияющих на точность измерений. Свойство средства измерений сохранять его метрологическую исправность в течение заданного интервала времени, называется метрологической надёжностью средства измерений. Проверка метрологическим органом или специально на то уполномоченным лицом соответствия метрологических характеристик нормам и установление на той основе пригодности средств измерений к применению называется поверкой. Применение неповеренных средств измерений запрещено. 1.4. Основы теории измерений Основной постулат метрологии Любое измерение по шкале отношений предполагает сравнение неизвестного размера с известным и выражение первого через второй в кратном или дольном отношении. При измерении физических величин в качестве известного размера естественно выбирается единица СИ. Тогда процедура сравнения неизвестного размера с известным и выражение первого через второй в кратном или дольном отношении запишется следующим образом: Q/. В квалиметрии сравнение производится обычно со значением базового показателя качества или с представлением о наивысшем качестве, которое оценивается максимальным количеством баллов. На практике непосредственно неизвестный размер не всегда может быть представлен для сравнения с единицей. Жидкости и сыпучие вещества всегда взвешиваются в таре. Процедура сравнения в этом случае выглядит как определение отношения (Q + V) /, где V – масса тары. Само сравнение происходит под влиянием множества случайных и неслучайных, аддитивных (прибавляемых) и мультипликаттивных (умножаемых) факторов, точный учёт которых невозможен. Ограничиваясь для простоты аддитивными воздействиями, совместное влияние которых можно учесть случайным слагаемым , получим следующее уравнение измерений по шкале отношений (Q + V) /+ = х. (4) Оно выражает некоторое действие, процедуру сравнения в реальных условиях, которая, соответственно, и является измерением. Главной особенностью измерительной процедуры является то, что при ее повторении из-за случайного характера ”” отсчёт по шкале отношений ”х” получается всё время разным. Это фундаментальное положение является законом природы. На основании громадного опыта практических измерений, накопленного к настоящему времени, можно сформулировать следующее утверждение, называемое основным постулатом метрологии: отсчёт являет случайным числом. На этом постулате, который легко поддаётся проверке и остаётся справедливым в любых областях и видах измерений, основана вся метрология. Уравнение (4) является математической моделью измерений по шкале отношений. Отсчёт в ней может быть представлен одним числом. Его можно описать словами или математическими символами, представить массивом экспериментальных данных, таблично, графически и т.п. Проиллюстрируем это на примере. Пример. При n – кратном измерении одной и той же физической величины постоянного размера на световом табло цифрового измерительного прибора в случайном порядке появились числа представленные в первой графе табл. 4. Каждое i-е число появилось mi раз. Что представляет собой отсчёт при таком измерении? Ни одно из чисел в первой графе таблицы, взятое в отдельности не является отсчётом. Отсчёт характеризуется всей совокупностью этих чисел с учётом того, как часто они появлялись, принимая частость m(i)/n каждого i – го числа за вероятность его появления Р(хi) заполним третью графу таблицы. В совокупности с первой она даст нам распределение вероятности отсчёта, представленное в виде таблицы. Его можно представить графически (рис.2.). Таблица 4 Экспериментальные данные измерений х1 m1 Р(х1) 90,10 1 =0,01 90,11 2 =0.02 90,12 5 = 0,05 90,13 10 = 0,10 90,14 20 = 0,20 90,15 24 = 0,24 90,16 19 = 0,19 90,17 11 = 0,11 90,18 5 = 0,5 90,19 2 = 0,2 90,20 1 = 0,01 Р(хi) 0,2 0,1 90,1 90,2 хi Рис. 2. Распределение вероятности отсчёта у цифрового измерительного прибора Распределение вероятности является исчерпывающим описание отсчёта у цифрового измерительного прибора любой конструкции. У аналоговых измерительных приборов (со стрелочным указателем) любой конструкции исчерпывающим эмпирическим описанием отсчёта может являться гистограмма или полигон (рис.3.) хi 0,1 0,2 P (xi) Рис.3. Полигон распределения вероятности отсчёта у аналогового измерительного прибора После выполнения измерительной процедуры в уравнении (4) остаются два неизвестных: Q и . Неслучайное значение V должно быть известным до измерения. Слагаемое не может быть известно. Поэтому определить значение измеряемой величины Q = x- - V, (5) невозможно. На практике проводится приближенное решение. Для этого используются результаты специального исследования, называемого метрологической аттестацией средства измерений и методики выполнения измерений.

Похожие:

	Учебное пособие Учебное пособие предназначено для подготовки студентов экономико-управленческих специальностей по программе группового проектного...		А. В. Непомнящий Рынок ценных бумаг Учебное пособие Москва 2008 Учебное пособие предназначено для студентов вузов специальностей «Менеджмент организаций», «Бухгалтерский учёт, анализ и аудит» и«Финансы...
	Учебное пособие Иркутск 2006 Учебное пособие предназначено для студентов III v курсов специальности «Технология художественной обработки материалов»		Учебное пособие (часть 1) Кемерово 2014 удк 624. 59: 339. 138 М 38 Маркетинг в ресторанном бизнесе (часть 1): Учебное пособие. / Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. Кемерово,...
	Учебное пособие соответствует дисциплине «Профессиональный английский язык» Учебное пособие предназначено для студентов технических вузов направления подготовки 230100 «Информатика и вычислительная техника»...		Учебное пособие с методическими указаниями и тестами для текущего... Учебное пособие предназначено для студентов заочного отделения, обучающихся по направлению подготовки 43. 03. 03 Гостиничное дело....
	Практикум Для студентов педагогических вузов воронеж 2007 Практикум по психологии Человека: Учебное пособие для вузов / Под ред д-ра пед наук, профессора Н. М. Трофимовой. – Воронеж: вгпу,...		Учебное пособие Йошкар-Ола 2014 Печатается по решению научно-методического... Учебное пособие предназначено для тренеров-преподавателей дюсш, учителей физического воспитания, преподавателей ссузов, студентов...
	Эмоции и чувства Учебное пособие предназначено для психологов, психофизиологов, педагогов, а также для студентов и аспирантов психологических и педагогических...		Учебное пособие для вузов М.: Аспект Пресс, 2003 Книга предназначена для преподавателей, аспирантов и студентов университетов и других учебных заведений, готовящих журналистов