Метрологические характеристики средств измерений

Метрологические характеристики средств измерений. Государственная метрологическая служба

Множество заводов, фабрик и других промышленных объектов привело к тому, что появилась необходимость ужесточить надзор за контрольно-измерительными приборами, которые установлены на таких объектах.

Следить за работоспособностью данных устройств важно, однако необходимо наблюдение и за метрологическими характеристиками средств контроля, так как именно эти цифры и будут выдавать наиболее полную информацию о работоспособности промышленного комплекса.

Общие сведения

Так как тема довольно трудная для освоения, то лучше всего начать с объяснения того, что это такое.

Метрологические характеристики средств измерений – это выражение показателей метрологических свойств этих приборов посредством цифр, выводимых на экран. Кроме того, влияние будет распространяться и на погрешность устройств. Есть небольшая классификация данных метрологических свойств устройств проведения измерений:

1. Параметры, которые влияют на месторасположение установки и дальнейшего применения того или иного прибора.
2. Параметры, которые определяют прецизионность, и указывающие на верность полученных результатов.

Метрологические свойства средств измерений – это те факторы, которые могут оказать самое непосредственное влияние на итог тех измерений, которые осуществляются этими устройствами. Кроме того, влияние будет распространяться и на погрешность приборов.

Первую группу можно подразделить на два фактора, которые и являются определяющими. Первый – это диапазон измерений прибора, а второй – это порог чувствительности. Однако большинство устройств имеет еще один фактор, который не слишком приятен, но избавиться от него практически невозможно – это погрешности средств измерений.

Нормирование устройств и погрешность измерений

Разбираться в таких терминах, как нормирование и погрешность, лучше всего вместе, так как без одного из них не было бы и другого. Если говорить простыми словами, то нормирование – это регламентированные пределы отклонений значений реальных метрологических характеристик от их номинального значения.

Процесс нормирования приборов создан для того, чтобы была возможность объединить множество устройств в классы, а также создать между ними взаимозаменяемость.

В процессе эксплуатации может случиться так, что после нормирования метрологических характеристик, одна или несколько могут выйти за те пределы, которые установлены.

Погрешности метрологических характеристик – это то значение разницы, которое возникло после измерения любой рабочей среды, между тем значением, что показывает прибор, и тем значением, которое в действительности наблюдается в рабочей среде. Если говорить проще, то это разница между номинальным значением и тем, что показал прибор.

Так как государственный орган довольно пристально следит за качеством измерительных приборов, был введен ГОСТ, который четко прописывает, какие характеристики погрешностей измерительного прибора:

• Наиболее важным фактором является цифра погрешности устройства для проведения измерений.
• Также очень важным показателем является случайная часть, которая составляет общую погрешность для любого устройства.
• Еще один важный фактор – это учет среднего квадратического отклонения той случайной части, которая входит в общую погрешность любого СИ при измерении.
• Необходимо учитывать не только различные случайные составляющие и общие погрешности средств измерений, а еще и такие функции, как автокорреляция.

Характеристики средств измерений (СИ)

Так как эксплуатация измерительных приборов осуществляется и на объектах с повышенной опасностью, то все контрольные параметры и прочие характеристики регулируются определенными органами государства, которые, в свою очередь, разделили все характеристики на несколько групп.

Основные метрологические характеристики:

• Первая группа – это параметры, которые предназначаются для определения результатов измерений. К ним относятся цена деления шкалы, длина деления шкалы, диапазон измерений, пределы измерений, чувствительность и т.д.
• Вторая группа – это параметры чувствительности средств измерений к влияющим факторам. Под ними понимают те, изменения которых могут повлечь за собой неверные показатели на приборе.
• К метрологическим характеристикам средств измерения относятся и динамические параметры, которые отражают инерционные свойства СИ. Они проявляются при влиянии на прибор различных параметров, изменяющих свои показатели во времени.

Гост метрологических характеристик

Государственной службой контроля был издан ГОСТ 8.009-84, который установил номенклатуру метрологических характеристик (МХ). Также данный документ регламентирует четкие правила, которыми должны руководствоваться при выборе различных нормируемых для НМХ. Данные правила распространяются на некоторые устройства измерений.

Кроме того, были установлены порядки, по которым необходимо отбирать способы для проведения нормирования параметров МХ, а после этого заносить их в НТД. В дополнение к этому данный документ ввел четкие правила, которым должен соответствовать каждый прибор для измерения с технической точки зрения.

Кроме того, в данном ГОСТе есть положение, которое гласит о том, что допускается нормировать метрологические характеристики, которые не регламентированы в указе. Однако делать это разрешается только при согласовании с Госстандартом, а также только в том случае, если из-за свойств средства измерения его МХ не могут быть определены по тем стандартам, которые были приведены в ГОСТе.

Также есть исключения, на которые данный указ не распространяется – это эталонные приборы, поверочные установки и средства измерения, которые были разработаны, как образцовые экземпляры.

Общие положения ГОСТа

1. Метрологические характеристики средств измерений, которые были установлены, как стандартные, являются исходной информацией о приборе.
2. Данная исходная информация будет использоваться для определения результатов измерений, а также для расчетной оценки характеристик.

3. Также она будет использоваться для расчета метрологических характеристик и каналов измерительных систем, которые будут состоять из приборов, чья величина будет поддаваться нормированию.

4. Естественно, что исходная информация будет использоваться для того, чтобы наиболее оптимально подобрать место использования для каждого отдельного средства измерения.

5. Еще одно положение, которое касается нормативно-технического документа: в НТД необходимо нормировать метрологические характеристики, которые установлены этим же стандартом и, при необходимости, дополнительно нормировать те характеристики, которые нужны для работы прибора и являются специфическими.

Номенклатура МХ

Помимо общих положений, Госстандарт также установил общую номенклатуру метрологических характеристик:

1. Параметры, которые предназначены для определения результатов измерения (без каких-либо поправок).
2. Также была установлена номенклатура для функции преобразования измерительного преобразователя или же измерительного прибора в том случае, если шкала не имеет наименования или же ее градуировка проведена в отличных единицах от тех, которые имеются у входной величины – f(x).
3. Была установлена номенклатура для однозначной или же многозначной меры Y.
4. Номенклатура для вида выходного кода, для числа разрядов кода, для цены единицы наименьшего разряда кода средств измерений, которые предназначаются для выдачи результатов в цифровом виде.
5. Также была установлена номенклатура для цены деления шкалы измерительного прибора или же его многозначной меры.

Государственная метрологическая служба

Для того чтобы осуществлять деятельность по контролю за всеми эксплуатирующимися на данный момент устройствами измерения, существует госслужба РФ.

Стоит сказать о том, что эта организация является не единым органом, а состоит из нескольких более мелких организаций.

В метрологическую организацию входят государственные метрологические службы, целью которых является контроль и управление измерительной деятельностью, а также обеспечение единой таблицы измерений для каждого параметра.

Главное управление этой госорганизацией находится у такого органа власти, как Федеральное Агентство. Однако эта служба следит за общей работой всей структуры, в то время, как есть и метрологическое отделение, которое считается главным, но и оно входит в часть федеральной организации.

Функции органа управления

В соответствии с законом, который предписывает установить единство измерений на всей территории, на государственную метрологическую службу были возложены такие функции, как:

• Координировать деятельность с целью обеспечения единства измерения между различными регионами и отраслями.
• Устанавливать правила разработки, а также хранения и эксплуатации единиц измерения.
• Определять общие метрологические требования к измерительным приборам, методикам, а также полученным результатам после измерений.
• Осуществлять государственный метрологических контроль над приборами.
• Контролировать соблюдение международных договоров о признании результатов испытания, а также поверки средств измерений.
• Участвовать в различных международных организациях, которые обеспечивают единство в единицах измерения.
• Утверждать нормативные документы, которые созданы для обеспечения единства измерения.

Состав ГМС

Стоит сказать о том, что в состав ГМС входит множество других различных организаций. К примеру:

1. 7 научных метрологических государственных центров.
2. ВНИИМС, а также около 100 других различных центров по стандартизации и метрологии.

Самые большие научные центры, которые обладают необходимым количеством специалистов и оборудованием, являются держателями государственных эталонов. То есть тех приборов, на которые равняются все остальные.

Кроме того, данные институты и научные центры занимаются проведением исследований по теории измерений, по разработке научно-методических основ измерений и т.д.

Деятельность этих и других организаций регулируется Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии.

Принципы управления в отрасли

Для того чтобы осуществлять управление за метрологической деятельностью в различных госотраслях, государство создало отдельные организации, которые назвали метрологическими службами.

Главным человеком в таких аппаратах являлся главный метролог. А в самих отраслях были введены более мелкие по значимости конторы, которые вели свою метрологическую деятельность. Если говорить о более мелких масштабах, то на каждом промышленном объекте были введены отдельные службы, отвечающие за калибровку и настройку измерительного оборудования, а также за его поверку.

Государство обязало создавать такие небольшие организации на своих предприятиях всех, чья деятельность той или иной стороной затрагивает использование устройств измерения, для осуществления надзора и контроля.

Структура метрологической службы

Стоит сказать о том, что структура такой службы определяется типовым положением и имеет следующий вид:

• Первая и главная служба метролога, которая располагается в центральном аппарате отрасли.
• Далее идут метрологические службы, относящиеся к базовым.
• Последними идут наиболее мелкие службы, которые привязываются непосредственно к предприятию или организации в составе этой отрасли.

Основные задачи, которые ставятся перед метрологическими службами, довольно просты и понятны. Данные государственные органы должны обеспечивать единство измерения, повышать уровень метрологического обеспечения промышленности и осуществлять метрологический контроль и надзор за каждым средством измерения.

Источник: https://FB.ru/article/332301/metrologicheskie-harakteristiki-sredstv-izmereniy-gosudarstvennaya-metrologicheskaya-slujba

Метрологические характеристики средств измерений

Метрологические характеристики измерительных приборов представляют собой информацию о свойствах измерительных приборов и факторов, влияющих на результаты измерений и их точность.

Метрологической характеристикой называют присущие данному типу средств измерения показатели, имеющие количественное выражение.

Контролируемые параметры, подлежащие измерению, устанавливаются нормативной документацией и называются метрологическими характеристиками.

Все метрологические характеристики измерительных приборов (см. Классификация средств измерения) подразделяют на:

• параметры, определяющие сферу использования средства измерения;
• параметры, определяющие достоверность полученных результатов.

Метрологические параметры

К метрологическим параметрам, характеризующим сферу использования измерительных приборов, относят пределы измеряемых им значений и предел чувствительности прибора.

Пределами измерений средства измерения называется диапазон значений, фиксируемых прибором от минимальных до максимальных значений.

В пределах диапазона изменения измеряемой величины регламентируются пределы погрешности для каждого измерительного средства.

Нижним и верхним пределами измерения называются крайние значения измеряемых величин, указываемых снизу и сверху основного значения.

Предел чувствительности прибор

Предел чувствительности прибора является характеристикой того, насколько наименьшее изменение измеряемого параметра фиксируется наблюдателем в виде изменения выходного сигнала прибора. Например, для весов с пределом сенситивности 10 мг эта цифра является характеристикой, обозначающей начало движения стрелки весов при достижении этого значения.

Адекватность результатов

К характеристикам, определяющим достоверность полученных результатов, относят адекватность результатов и разброс их значений.

Адекватность измерения измерительных приборов определяется их погрешностью.

Погрешность измерений

Погрешностью измерительного прибора называется разность между измеренными показаниями прибора и истинными значениями. Истинные значения представляют собой идеальные измерения без погрешностей – на практике недостижимые.

Отклонения от истинных значений средств измерения зависит от условий измерения, точности средств измерения, опыта человека, фиксирующего показания приборов. Погрешностью измерительного прибора является величина, на которую отличается измеренное и истинное значение измеряемого параметра.

Поскольку истинные значения параметров неизвестны, на практике используют действительные значения параметров. Для каждого средства измерения в качестве действительного значения используют данные рабочего эталона меньшего разряда.

Погрешности измерительных приборов по различным признакам классифицируются следующим образом:

• по способу представления результатов – абсолютные и относительные;
• по типу проявления – систематические и случайные;
• по отношению к условиям использования – главные и вспомогательные.

Систематическими называются погрешности, постоянные по величине или изменяющиеся по известным законам и воспроизводимые при повторном измерении того же параметра.

Причинами, вызывающими систематические ошибки, являются отклонения от указанных в технической документации условий работы прибора или связанные с недостатками способа измерения.

В принципе систематические погрешности устранимы при анализе возможных причин их возникновения и приведения условий проведения измерений в соответствии с технической документацией.

Примером систематической ошибки может быть сдвиг оси стрелки относительно центра шкалы в приборе с круговой шкалой и указательной стрелкой, например, манометре.

Значения погрешностей данного типа исключаются из результатов и корректируются с использованием поправочного коэффициента.

 Систематическая ошибка характеризует степень соответствия измеряемых значений реальным и выражает адекватность измерительного прибора.

Случайная составляющая ошибки измерения варьируется при повторном измерении одной и той же величины и характеризуется тем, что ее изменение носит случайный характер. Случайная погрешность измерения может накапливаться за счет ряда некорректных измерений и искажать окончательный результат.

Данные ошибки являются неизбежными и неустранимыми, однако при проведении многогранных и достоверных повторных измерений можно получить поле разброса результатов измерения, полностью характеризующих измеряемый параметр.

Среднеарифметическая ошибка

Характеристиками разброса значений являются среднеарифметическая ошибка, среднеквадратическое отклонение и разброс результатов измерений относительно средних значений. Учитывая, что характер разброса результатов носит вероятностный характер, то при указании случайной ошибки указывают ее вероятность.

Оценка погрешностей показаний измерительных средств, которые используются для проверки показателей качества продукции, определяются характерными особенностями сферы применения продукции.

Например, ошибка оценки цветовой гаммы плитки из керамики для внутренней отделки помещений используется на порядок ниже, чем для образцов, получаемых в серийном производстве.

Разница в цветовой гамме, закрепленной на стене кафельной плитки, будет броской, чего не будет наблюдаться в случае разрозненного применения отдельных фрагментов общей картины, полученной серийным способом.

Класс точности

Совокупность регламентируемых метрологических характеристик средств измерения зависит от условий использования, области применения изделия и других факторов. У высокоточных средств измерения регламентируются до десяти и больше показателей, оговариваемых в технической документации и технических условиях.

Необходимо учитывать влияние внешних факторов на показатели корректности прибора для обеспечения требуемой точности измерений. На практике при использовании измерительных средств для оценки этих факторов наибольшее распространение получил интегральный показатель – класс точности.

Эти требования, отличные для каждого класса точности, устанавливают конкретные требования к метрологическим характеристикам, в общем виде выражающие степень точности данного класса измерительных средств.

Каждому средству измерения в результате приемочных тестов присваивается определенный класс точности.

В процессе использования метрологические характеристики могут ухудшаться, поэтому возможно понижение класса точности в зависимости от результатов периодической поверки приборов.

Класс точности дает информацию о том, в каких границах находится ошибка измерения для прибора такого класса. Эта информация необходима на практике при выборе измерительного прибора при указанной точности измерения.

Источник: https://promdevelop.ru/metrologicheskie-harakteristiki-sredstv-izmerenij/