МЕТРОЛОГІЧНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ СЕРТИФІКАЦІЙНИХ ВИМІРЮВАНЬ

МЕТРОЛОГІЧНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ СЕРТИФІКАЦІЙНИХ ВИМІРЮВАНЬ

 

 

напрям підготовки 051001 Метрологія та інформаційно-вимірювальні технології

спеціальність 5.05100103 «Механічні вимірювання»

спеціалізація «Сертифікаційні вимірювання та експертиза якості продукції»

МОДУЛЬ 1 - МЕТРОЛОГІЧНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ВИПРОБУВАНЬ ТА ЯКОСТІ ПРОДУКЦІЇ

Лекція 1

Метрологічне забезпечення випробувань та якості продукції

Метрологічне забезпечення єдності вимірювань

Одним із головних завдань державної метрологічної служби є забезпечення єдності й точності вимірювань, підтримання одноманітності засобів… Під _________________________________________________слід розуміти такий стан… Сьогодні в Україні перебувають в експлуатації десятки мільйонів засобів вимірювальної техніки, щоденно проводяться…

Основні цілі та завдання метрологічного забезпечення

• підвищення якості продукції, ефективності управління виробництвом і рівня автоматизації виробничих процесів; • забезпечення взаємозамінності деталей, вузлів та агрегатів, створення… • підвищення ефективності науково-дослідних експериментально-конструкторських робіт та випробувань;

Метрологічна служба України

Відповідно до наказу Кабінету Міністрів України від 29 квітня 2005 року за № 107 "Про забезпечення єдності вимірювань,» утворено Головний центр… Цей декрет спрямований на захист інтересів народного господарства і громадян… Законом України «Про метрологію та метрологічну діяльність» від від 15 червня 2004 року № 1765-15, визначені правові…

Структура метрологічної служби України

 

Метрологічна служба України складається із Державної метрологічної служби і метрологічних служб центральних органів виконавчої влади, підприємств та організацій. Структурну схему метрологічної служби України подано на рис. 1.

Держспоживстандарт України безпосередньо підпорядкований Кабінету Міністрів України, який здійснює загальне керівництво Держспоживстандартом, затверджує загальнодержавні стандарти і проводить механічну політику в країні.

 

Рис. 1. Структурна схема метрологічної служби України

Міжнародне співробітництво України в галузі метрології, стандартизації, сертифікації та управління якістю

Створення транснаціональних компаній, збільшення кількості міжурядових угод щодо взаємної діяльності або кооперації в різних галузях економіки є ще… Все це призвело до інтенсивної конкуренції на міжнародних ринках умовах, коли… В умовах конкуренції виробники часто відчувають підвищену потребу в допомозі інших членів економічних процесів для…

Міжнародні організації з метрології

________________________________________________, встановлюється відповідність товару обов’язковим вимогам, методика і практика вимірювань… _______________________________ буде забезпечувати інтереси міжнародної… Це завдання і є найважливішим в діяльності міжнародних організацій з метрології. Завдяки їхнім зусиллям в більшості…

Міжнародна організація законодавчої метрології

Мета МОЗМ – - розробка загальних питань законодавчої метрології, у тому числі… - забезпечення однаковості визначення типів, зразків і систем вимірювальних приладів;

Сертифікати МОЗМ

__________________________________________ – це документ, що підтверджує відповідність засобу вимірювань певній Міжнародній рекомендації (МР) МОЗМ.… Сертифікат МОЗМ дає гарантію виробнику засобів вимірювань у тому, що його… На кінець 1995 р., в Системі сертифікатів МОЗМ діє 16 МР. В цьому ж році видано більше 160 сертифікатів МОЗМ 32…

Сучасний етап розвитку України у метрологічному забезпечені якості продукції

Сучасний етап розвитку України характеризується зростанням потоків інформації в усіх сферах діяльності, а успіхи науки впливають на темпи її… Згідно з під єдністю вимірювань розуміють такий стан вимірювань, за якого… Основою забезпечення єдності вимірювань є метрологічна діяльність, яка пов'язана із створенням та постійним…

Лекція 2

  У відповідності до чинної термінології _____________________________ – відображення фізичних величин їх значеннями за допомогою експерименту та обчислень із…

Міжнародна система одиниць

- універсальність, що забезпечує її використання в науці, техніці і господарстві; - уніфікованість одиниць для всіх видів вимірювання; - когерентність (узгодженість) системи: коефіцієнти пропорційності у фізичних рівняннях для визначення похідних…

Структура системи забезпечення єдності вимірювань

Для вирішення головного завдання метрології − забезпечення єдності вимірювань – створено метрологічну систему України.   _____________________________________– сукупність законодавчих та інших актів, організаційної структури, наукової,…

Система державних еталонів

 

Визначення еталона в усіх міжнародних і вітчизняних документах має близький зміст і в Законі України “Про метрологію та метрологічну діяльність” сформульовано так:

______________________________ − засіб вимірювальної техніки, що забезпечує відтворення та/або зберігання одиниці вимірювання одного чи декількох значень, а також передачу розміру цієї одиниці іншим засобам вимірювальної техніки.

Таким чином, у визначенні еталона закладено три функції, яким повинен володіти еталон: відтворення одиниці, її зберігання і передача.

Перелічені вище основні функції еталона добре збігаються з вимогами до еталонів, сформульованими ще в 30−і роки минулого століття видатним вченим-метрологом М.Ф. Маліковим: «Эталон должен обладать, по крайней мере, тремя тесно связанными друг с другом существенными признаками: неизменностью, воспроизводимостью и сличаемостью».

Відтворення одиниць здійснюється одним із двох способів, що обирається, виходячи з техніко-економічної доцільності: _________________________ – за допомогою єдиного для всієї країни державного еталона чи __________________________– коли необхідна точність відтворення може бути забезпечена за допомогою вимірювань, що виконуються в кількох органах метрологічної служби [7].

Централізовано відтворюють усі (окрім моля) основні одиниці Міжнародної системи SI і ряд похідних. Головними критеріями для централізованого відтворення похідних одиниць є: широка поширеність засобів вимірювань, які градуюються за даною одиницею; більша точність відтворення розміру одиниці за допомогою єдиного еталона; технічна можливість передачі розмірів одиниці від еталонів засобам вимірювань нижчої точності за повірочною схемою; недоцільність відтворення одиниць в кількох органах метрологічної служби.

Як показує світовий досвід, передові країни світу мають 100 − 120 первинних еталонів, в той час як кількість одиниць у різних галузях вимірювань становить кілька сотень і продовжує зростати. Сьогодні стало очевидним, що концепція “кожній одиниці – свій еталон” веде до глухого кута. Тому необхідна точність і задана ймовірність відтворення ряду одиниць забезпечується відомими співвідношеннями між одиницями, а при їх відсутності – дослідженнями зв’язку одиниць і параметрів, що використовуються в різних галузях, із загальноприйнятими в технічних і природних науках одиницями вимірювань.

У той же час для ряду особливо важливих одиниць потрібно мати кілька первинних еталонів, наприклад, для одиниці напруги – вольта: у світовій практиці створено еталони вольта для напруги постійного струму, кілька еталонів напруги змінного струму (в різних піддіапазонах частот), а також еталони для високої напруги (сотні кіловольт) постійного і змінного струму.

Нижче ці питання будуть розглянуті більш детально.

Стандартні зразки речовин та матеріалів

Стандартні зразки використовуються у вигляді речовин (або тіл), одна із властивостей яких служить для відтворення за певних умов одиниці… Стандартним зразкам властиві такі ознаки: галузь використання, атестована… При атестації стандартного зразка точність його встановлюється у залежності від призначення. Допустимі похибки…

Сукупність робочих засобів вимірювальної техніки

Засоби вимірювальної техніки за метрологічним призначенням поділяються на робочі ЗВТ та еталонні. _____________________________________________, не пов’язаних з передаванням… ___________________________________ класифікуються за багатьма критеріями та ознаками, які розглядаються у відповідних…

______________________________________________________________

Кількість засобів вимірювальної техніки в різних видах вимірювань може сягати сотен тисяч і навіть мільйонів одиниць, тому первинний еталон не в змозі забезпечити передачу розміру відтворюваної ним одиниці навіть невеликій часині робочих ЗВТ.

Розмір одиниці ФВ передається від державного первинного еталона, який “задає точність”, іншим ЗВТ за допомогою “багатоповерхової” системи, куди входять еталони різного рівня і робочі ЗВТ [8]. Цю систему можна подати у вигляді піраміди (рис. 1.3).

 

Рис. 1.3. Багатоповерхова система передавання розміру одиниці

 

Вершиною цієї піраміди є_______________________________________, який є єдиним у країні і має найбільшу точність. Він передає розмір одиниці ____________________________________ а в разі його відсутності – ____________________________________.

Питання про необхідність створення вторинного еталона, а також кількість розрядів робочих еталонів вирішується для кожної одиниці ФВ окремо, у залежності від необхідної точності, кількості робочих ЗВТ і ряду інших критеріїв. Очевидно, чим нижче поверх цієї піраміди, тим нижче точність відповідного засобу і його вартість, але більша кількість.

Наприклад, система передачі розміру одиниці напруги постійного струму – вольта − включає, крім державного еталона, вторинний еталон (близько десяти) і робочі еталони 1-го, 2-го і 3-го розрядів, кількість яких становить кілька тисяч, а кількість робочих ЗВТ – близько мільйона.

Нормативний документ, що регламентує метрологічну підпорядкованість ЗВТ, які беруть участь у передаванні розміру одиниці ФВ зі встановленням методу і похибок передавання, носить назву ______________________________________________________________.

Завдяки існуванню системи передавання розміру одиниці і повірочної схеми забезпечується простежуваність вимірювань, під якою розуміється властивість еталона одиниці вимірювань або результату вимірювань бути пов’язаними з державними первинними еталонами відповідної одиниці шляхом звірення еталонів, повірки, калібрування або атестації ЗВТ.

 

Стандартні довідкові дані про фізичні сталі та властивості речовин і матеріалів

Дослідження фізичних сталих, властивостей речовин та матеріалів, що проводяться у світі, відображаються у сотнях тисяч публікацій в різних журналах… Основними завданнями цієї служби є: - забезпечення вичерпною оперативною інформацією про властивості та склад речовин і матеріалів, які використовуються…

Забезпечення єдності вимірювань у міжнародному масштабі

Тривалий час співробітництво в рамках Метричної конвенції полягало в основному у розробці міжнародної системи одиниць і звіренні еталонів.… Ця ситуація істотно змінилася завдяки розвитку індустріалізації і зв'язаному з… Вимірювання та випробування тісно пов'язані з якістю продукції і, таким чином, з економікою і торгівлею. Сьогодні…

Функції еталона

ДСТУ 2681-94 дає таке визначення терміну “відтворення одиниці (фізичної величини)”: відтворення одиниці шляхом формування фіксованої за розміром ФВ… Оскільки “розмір ФВ – це кількісний вміст ФВ у даному об’єкті”, то під… _____________________________ – сукупність операцій, що забезпечує незмінність в часі розміру одиниці, що притаманний…

Класифікація еталонів

За призначенням, функціональними можливостями і метрологічними характеристиками еталони поділяють на первинні, державні, вторинні, вихідні,… ___________________________ – еталон, що забезпечує відтворення одиниці з…  

Особливості еталонів у порівнянні з іншими засобами вимірювальної техніки

Державні еталони є виключно державною власністю, підлягають за­твердженню Держспоживстандартом України і перебувають у його віданні. Державні (національні) еталони за міжнародною угодою можуть ви­користовуватися… Еталони можуть бути одиничними і груповими. До складу _______________________________ входить декілька (група)…

Нормовані метрологічні характеристики еталонів

(НМХ) ЗВТ називається сукупність метрологічних характеристик, установлена… Основними НМХ еталонів є номінальне значення (або діапазон) відтвореної одиниці і характеристики похибки (або…

Способи виразу похибок первинного еталона

НСП первинного еталона, що лежить у межах , характеризується границею без зазначення знака. _______________________________________________ первинного еталона знаходять… Випадкова похибка характеризується середнім квадратичним відхиленням (СКВ) результату вимірювання при відтворенні…

Способи виразу похибок вторинних еталонів

Для вторинного еталона вказують: - сумарну похибку, що включає випадкові похибки звірюваних еталонів і похибки… - а також нестабільність вторинного еталона.

Методи вимірювань, що застосовуються при передаванні одиниці

1) за призначенням: - _______________ − ЗВТ, що відтворюють та (або) зберігають фізичну… - ______________________________________________ (ВП) − ЗВТ, в яких створюється вихідний сигнал, що несе…

Лекція 3

Комплекс нормованих метрологічних характеристик ЗВТ

 

Метрологічні характеристики засобів вимірювальної техніки

Перелік нормованих метрологічних характеристик засобів вимірювальної техніки регламентується нормативно-технічною документацією на відповідні типи…   ________________________________________ — характеристики засобів вимірювальної техніки, які нормуються для визначення…

Класифікація засобів вимірювальної техніки

Засіб вимірювань— засіб вимірювальної техніки, який реалізує процедуру вимірювань. До засобів вимірювань відносяться кодувальні, реєструвальні… _________________________________— засіб вимірювальної техніки, в якому… ____________________________________— досить широке поняття, яке охоплює міри, компаратори, вимірювальні прилади і…

Нормування метрологічних характеристик , похибок і класи точності засобів вимірювальної техніки

Занижені результати можуть зумовлювати отримання неякісної продукції, аварійних ситуацій, нераціональних витрат матеріальних та енергетичних… Тому встановлюють норми для основної та додаткової складових з виділенням (чи… Як систематичні так і додаткові похибки нормують залежно від значень окремих впливних величин.

Добір засобів вимірювальної техніки

Найсуттєвішим фактором у доборі засобу вимірювання є _______________________________, тобто, похибка самого засобу вимірювання. Тому в процесі… _____________________________ вимірювання визначають, як суму (7)

Єдність і точність сертифікаційних вимірювань

Досягнення певної точності вимірювання короткочасно є складним завданням, але гарантування її протягом тривалого часу (години, тижня, місяця та… В умовах зростання кількості виготовлюваних ЗВТ, що з часом безупинно зростає… Критерії кількісного оцінювання надійності ЗВТ, методи її прогнозування та підвищення до заданого рівня дає теорія…

КЛАСИФІКАЦІЯ ВІДМОВ ЗАСОБІВ ВИМІРЮВАЛЬНОЇ ТЕХНІКИ

Повною називають відмову, до усунення якої використання об'єкта є неможливим, а частковою — таку, до усунення якої об'єкт можна використовувати за…   1 За характером причин виникнення відмови поділяють на параметричні та катастрофічні.

ХАРАКТЕРИСТИКИ НАДІЙНОСТІ

Ознака, за якою оцінюють надійність об'єкта називають _________________________________________________________________

Його значення, що знайдене для певного об'єкта чи елемента називають

 

_____________________________________________________________. Для невідповідних об'єктів з основним з'єднанням елементів між собою розрізняють такі критерії надійності.

 

Ймовірність безвідмовної роботи об'єкта — це ймовірність того, що протягом заданого проміжка часу t не виникне відмова, тобто

 

(1)

де Р(t) – ймовірність безвідмовної роботи за проміжок t часу

Т₁ – час до першої відмови, а ймовірність відмови буде

 

(2)

 

Частота відмов

 

(3)

 

Інтенсивність відмов

(4)    

Методики вимірювання. Методи визначення сумарної похибки ЗВТ

Основні поняття про вимірювання

Вимірювання є одним із важливих шляхів пізнання навколишнього середовища, зв'язків між подіями, закономірностей природи. Завдяки вимірюванням людство відкрило багато законів природи, що сприяло науково-технічному прогресу.

_________________________________________ — це процес експериментального відшукування значень фізичної величини за допомогою спеціальних засобів вимірювання. Точні й вірогідні вимірювання фізичних величин, технологічних параметрів мають велике значення для науки, техніки та управління технологічними процесами.

Класифікація вимірювань

За характером зміни вимірюваної величини в часі вимірювання можна розділити на статичні та динамічні. _______________________________вимірювання — це вимірювання, при яких протягом…

За способом одержання числового значення вимірюваної величини вимірювання поділяються на прямі, посередні, сукупні та сумісні.

_______________________ називаються такі вимірювання, за яких значення вимірюваної величини визначається за допомогою відомих математичних… У загальному вигляді вимірювана величина визначається за формулою X=f(y1,y2,y3...),

Принципи та методи вимірювання

Принцип вимірювання — фізичне явище або сукупність фізичних явищ, які покладені в основу вимірювання певної величини. Наприклад, вимірювання… Засіб вимірювальної техніки — технічний засіб, який застосовується під час… Метод вимірювання — сукупність способів використання засобів вимірювальної техніки та принципів вимірювань для…

Електричні методи вимірювання неелектричних величин

Для вимірювання неелектричних величин досить широко використовуються такі електричні методи, як тензоелектричні, індукційні, фотоелектричні,… Тензометричний метод ґрунтується на використанні тензорезисторів, які змінюють… Вимірювальні перетворювачі "Сапфір-22" забезпечують вимірювання тисків до 100 МПа, розрідження — до 10-5…

Методика виконання вимірювань

Підвищення достовірності результатів вимірювань з відомою похибкою (невизначеністю) або з похибкою, що не перевищує допустимих меж, є однією з…   Методика виконання вимірювань - сукупність операцій і правил, виконання яких забезпечує отримання результатів…

Розробка методики виконання вимірювань.

1. розробку та затвердження технічного завдання (ТЗ) на МВВ; 2. формування початкових даних для розробки; 3. вибір (розробка) методу і ЗВ;

Розробка, експертиза і затвердження документа на МВВ.

Характер нормативних документів (НД) на методики виконання вимірювань залежить від того, де проводяться вимірювання та використовуються їх результати: у двох або більше галузях народного господарства; у одній галузі (відомстві); на одному підприємстві (у організації).

Як НД на методики виконання вимірювань, результати яких використовуються в двох або більше галузях народного господарства, розробляються ДСТУ або методичні вказівки Держспоживстандарту із методик виконання вимірювань. ДСТУ розробляється в тому разі, якщо ЗВ, що використовуються, внесені до державного реєстру ЗВТ. Як НД на методики виконання вимірювань, результати яких використовуються в одній галузі народного господарства, розробляються галузеві методики виконання вимірювань, а на МВВ, результати яких застосовуються на одному підприємстві, - стандарти підприємств на методики виконання вимірювань.

У нормативних документах на методики виконання вимірювань наводять початкові вимоги до точності вимірювань. Без початкових вимог до точності вимірювань розробка МВВ втрачає свій сенс.

У документах на МВВ, в яких передбачено використання конкретних екземплярів ЗВ та інших технічних засобів, додатково указують заводські (інвентарні) номери екземплярів ЗВ та інших технічних засобів.

Найменування НД на МВВ повинно відображати специфіку вимірюваної величини (діапазон, найменування продукції тощо).

Документ на методики виконання вимірювань повинен містити вступну частину і такі розділи:

- виміряні або приписані характеристики похибок (невизначеностей) вимірювань;

- метод (методи) вимірювань;

- засоби вимірювань, допоміжні пристрої, матеріали, розчини;

- вимоги до безпеки оточуючого середовища;

- вимоги до кваліфікації операторів;

- умови вимірювань;

- підготовка до виконання вимірювань;

- виконання вимірювань;

- опрацювання (обчислення) результатів вимірювань;

- контроль точності результатів вимірювань;

- оформлення результатів вимірювань.

Вступна частина встановлює призначення і область застосування документа на методики виконання вимірювань. У призначенні МВВ вказують:

- область застосування (об'єкт вимірювання, зокрема найменування продукції і контрольованих параметрів, а також область використання -для одного підприємства, для галузі, для мережі галузевих і міжгалузевих лабораторій тощо);

- найменування (при необхідності' розгорнене означення) вимі­рюваної величини;

- характеристики вимірюваної величини (діапазон і частотний спек­тр, значення інформативних параметрів тощо);

- характеристики об'єкта вимірювання, якщо вони можуть впливати на похибку вимірювань (вихідний опір, склад проби і т. д.).

У розділі «Вимоги до похибки вимірювання» або «Характеристики похибок вимірювань» указують числові значення потрібних або приписаних характеристик похибок вимірювань або посилання на документ, в якому вони наводяться.

У розділі «Засоби вимірювань, допоміжні пристрої, матеріали, розчини» міститься перелік засобів вимірювань і інших технічних засобів, що використовуються при вимірюванні. У ньому разом з найменуванням вказуються позначення державних стандартів або технічних умов, типів (моделей) засобів вимірювань, їх метрологічні характеристики (класи точності, межі допустимих похибок вимірювань і ін.).

У розділ «Метод вимірювань» входить опис прийомів порівняння вимірюваної величини з одиницею згідно з принципом, покладеним в основу методу. Якщо методика передбачає можливість вимірювання фізичної величини декількома методами, то їх потрібно висловлювати окремими розділами.

У розділі «Вимоги до безпеки оточуючого середовища» містяться вимоги, виконання яких забезпечує безпеку праці, норми виробничої санітарії і охорони навколишнього середовища. При наявності нормативних документів, що регламентують вимоги до безпеки, виробничої санітарії і охорони навколишнього середовища, наводять посилання на ці документи.

У розділі «Вимоги до кваліфікації операторів» містяться відомості про рівень кваліфікації (професія, освіта, практичний досвід тощо) осіб, що допускаються до вимірювань. Якщо точність вимірювань суттєво залежить від суб'єктивних якостей операторів, то в методиці виконання вимірювань висловлюють особливі вимоги до оператора.

У розділі «Умови виконання вимірювань» перераховуються впливні величини, які задають у вигляді номінальних значень або меж діапазонів можливих значень впливних величин. При необхідності вказують граничні швидкості змін або інші характеристики впливних величин, а також обмеження на тривалість вимірювань тощо.

Якщо при встановленні початкових даних заздалегідь відомо, що вимірювання проводитимуться за допомогою вимірювальних систем, засоби вимірювань яких знаходяться в різних місцях, то умови вимірювань вказують для місць розташування всіх засобів вимірювань, що входять до системи.

У розділі «Підготовка до виконання вимірювань» наводять описи підготовчих робіт, які проводять перед виконанням вимірювань. До цих робіт відносять визначення значень впливних величин, складання схем, підготовку засобів вимірювань до роботи, прогрівання, встановлення нуля, калібрування, підготовку проб тощо.

У розділі «Виконання вимірювань» викладають послідовність вимірювальних операцій, періодичність і число вимірювань, описи операцій, вимоги до подання проміжних і кінцевих результатів (кількість значущих цифр тощо).

У розділі «Опрацювання (обчислення) результатів вимірювань» вказують способи опрацювання результатів вимірювань або дають посилання на НД з обробки результатів вимірювань.

У розділі «Контроль точності результатів вимірювань» наводять відомості про нормативи, методи і засоби проведення первинного (оперативного) і періодичного (статистичного) контролю похибок результатів вимірювань, що виконуються даними МВВ.

 

ХАРАКТЕРИСТИКИ ТОЧНОСТІ ТА ПРАВИЛЬНОСТІ ВИМІРЮВАНЬ

 

Точність вимірювань — це характеристика її якості, що відображає близькість результату вимірювання до істинного значення вимірюваної фізичні величини. Точність виражають оберненим значенням модуля відносної похибки:

Правильність вимірювання — це характеристика його якості, що відображає близькість до нуля систематичної похибки в його результаті. Якщо значення систематичної складової похибки Δ(х) відоме, то результат вимірювання можна виправити введенням поправки

Поправлення — значення фізичної величини, яке додається до результату вимірювання, щоб виключити систематичну похибку.

Поправлення підсумовують з значенням міри, показом вимірювального приладу тощо. Іноді замість поправлення значення фізичної величини користуються поправляльним множником k(х), який перемножують виміряну фізичну величину х, з метою вилучення з неї систематичної похибки, тобто для виконання умови

 

k (х)х = х -. (1)

 

Сукупними характеристиками точності та правильності вимірювань є їх відтворюваність і збіжність.

 

Відтворюваність вимірювань — це близькість результатів вимірювань сталої фізичної величини отриманих у різних умовах, різними методами, засобами вимірювань, експериментаторами незалежно від місця часу їх здійснення, тобто нерівноточних вимірювань, в яких систематична складова похибки стає випадковою.

Збіжністю вимірювань називають їх відтворюваність однакових умовах (рівноточні вимірювання).

Є ще термін роздільної (подільної) здатності ЗВТ як кількості вірогідно розрізнюваних значень вимірюваної фізичної величини, які вписуються в зону їх невизначеності в процесі вимірювань. Для такого означення терміну роздільної здатності ЗВТ визначають також ступінь вірогідності, з якою встановлюється зони невизначеності 2Δ(Х) похибок ЗВТ чи 2Δ(х) похибок результатів вимірювань (рис. 1), тобто значення гарантійної ймовірності Р, з якою визначають похибки. Зону невизначеності знаходять для сумарної похибки чи гарантійної похибки для заданого значення надійності Р. Роздільна здатність вимірювань є теоретичною характеристикою, яка залежить від точності та діапазону вимірювань.

 

Рис. 1 - Графічна інтерпретація роздільної здатності

ВИЛУЧЕННЯ СИСТЕМАТИЧНИХ ПОХИБОК ВИМІРЮВАНЬ

 

Систематичні похибки в значній мірі спотворюють результати вимірів.

З іншого боку вони піддаються виявленню та вивченню з метою їх зменшений заданого рівня чи вилучення. В процесі виявлення систематичних похибок аналізують причини їх виникнення. Невилучені систематичні похибки тракту як їх центровані складові. Виявлення систематичних похибок полягає у вивченні нормативно-технічних документів на ЗВТ та умов здійснення вимірювального експерименту. Результативність цих робіт залежить від інформативно нормативно-технічної документації та кваліфікації експериментатора.

Універсальні методи виявлення систематичних похибок відсутні. Тому застосовують різні способи їх зменшення чи вилучення.

Наприклад, для виявлення прогресуючих систематичних похибок здійснюють 2n вимірювань фізичної велич X з незмінним розміром і знаходять

 

 

Тоді порівнюють обидва отримані результати. Їх нерівність свідчить, в заданому експерименті присутня систематична прогресуюча похибка. Різниця обох значень результатів містить інформацію щодо швидкості зміни прогресую систематичної похибки, але для її кількісного оцінювання цього недостатньо.

Якщо відомі значення та ознаки систематичних похибок, то їх вилучають введенням відповідних поправлень або встановленням та усуванням джерел виникнення. Для здійснення останнього способу необов'язковим є знання величин і знаків систематичних похибок, достатнім є знання причин їх виникнення.

Зважаючи на обмеженість точності ЗВТ роблять висновок, що повне вилучення систематичних похибок неможливе. Тому як підтвердження відсутності систематичної похибки заданого вимірювання приймають так звані критерії вилучення похибок.

Переважно результат вимірювання - це наближене число одиниць вимірювання певної фізичної величини з певною кількістю правильних цифр його значення.

В десятковому численні останні цифри результату вимірювання та похибки мають бути однакового десяткового розряду (сотні, десятки, одиниці, десяті, соті, тисячні частки одиниці тощо).

Систематичні похибки приймають за вилучені, якщо вони чи сума їх невилучених залишків не перевищують половини одиниці десяткового розряду, в якому стоїть остання цифра допустимої похибки вимірювання.

З врахуванням кількості n цифр Δ_д систематична похибка є вилучена, якщо

││≤ 0,05 Δ _D для n = 1 та ││≤0,005 Δ _D для n = 2

Тут значення допустимої похибки беруть за модулем, без врахування знаку.

До спеціальних способів вилучення систематичних похибок вимірювань відносять способи заміщення, компенсації похибок за знаком, протиставлення та спосіб симетричних спостережень.

1 Спосіб заміщення полягає в тому, що спочатку на вхід вимірювального приладу подають вимірювану фізичну величину X, а потім замінюють її фізичною величиною з таким відомим значенням х_д, з яким показ приладу залишається попереднім.

2 Спосіб компенсації похибки за знаком полягає в тому, що певну фізичну величину вимірюють двічі, але умови вимірювань змінюють так, щоб стала систематична похибка, яка підлягає вилученню (відома за походженням, але не відома за величиною), входила в результати вимірювань з протилежними знаками.

Спосіб компенсації похибки за знаком використовується для вилучення систематичних похибок, джерела яких мають направлену дію, наприклад, похибки, спричиненої впливом паразитних термоЕРС у вимірювальних колах постійного струму. Друге вимірювання виконують з протилежним напрямком струму, щоб змінився вплив знаку термоЕРС. Для вилучення впливу магнітного поля Землі на покази електровимірювального приладу перед другим вимірюванням його повертають на 180° у горизонтальній площині.

3 Спосіб протиставлення полягає в тому, що вимірювана фізична величина X двічі порівнюється зі зразковою, яка відтворюється мірою, причому перед другим порівнянням вони взаємно міняються місцями у вимірювальному колі. Результат вимірювання у вигляді середнього пропорційного між значеннями міри у першому та другому порівнянні зовсім не залежить від коефіцієнта передавання

4 Спосіб симетричних спостереженьполягає в тому, що спочатку вимірюють одну фізичну величину X, потім через проміжок часу Δt здійснюють повне або неповне її заміщення мірою з відомим значенням х_д і знову через проміжок Δt вторюють вимірювання фізичної величиниX (рис. 2).

Рисунок 2 -. Вилучення систематичних похибок способом симетричних спостережень

 

 

ВИЛУЧЕННЯ ГРУБИХ ПОХИБОК РЕЗУЛЬТАТІВ ВИМІРЮВАНЬ

 

Вилучення грубих похибок з результатів вимірювань здійснюють за допомогою критерія аномальності результату вимірювань, за який приймають інтервал відносно центра розподілу на величину ±tσ. Якщо модуль похибки будь-якого результату вимірювань є більший від значення інтервалу розсіяння випадкової фізичної величини розміру tσ, , то таку похибку відносять до аномальних.

З цієї нерівності видно, що границі грубих похибок залежать від виду розподілу, обсягу добірки та величини встановленого гарантійного інтервалу.

Розрізняють декілька критеріїв оцінки грубих похибок .

Для нормального розподілу найпоширенішим є критерій Райта (±Зσ). Спочатку, на підставі добірки результатів вимірювань знаходять центр розподілу та оцінку СКВ, а потім результати, що відповідають нерівності приймають за грубі та вилучають з подальшого розгляду. Може статися так, що після вилучення знайдених грубих похибок для нових значень та S ще якісь результати попадають в категорію грубих. Та застосовувати критерій грубих похибок більше ніж один раз не рекомендують.

У разі відсутності визначених центра розподілу та СКВ результатів вимірювань рекомендують користуватись критерієм Смирнова згідно якого за умову наявності грубої похибки приймають

де t_β — табульований квантіль розподілу, що залежить від обсягу добірки та прийнятого рівня вагомості. Для обсягів добірки n ≥ 25, відомих генеральних середніх і СКВ критерій Смірнова встановлює більші границі для грубих похибок і відповідні квантілі розподілу t_β.

За критерієм Рамановського точкові центри розподілу результатів вимірювань визначають за умови нерівності

де t _β – коефіцієнт Стьюдента з заданою ймовірністю β та кількістю степенем свободі k = n – 1.

Підсумовування похибок — це знаходження характеристик сумарної похибки за характеристиками її складових. Його здійснюють в стадії проектування ЗВТ, в процесі застосування з врахуванням умов і режимів, під час непрямих вимірювань.

Застосовували два способи підсумовування похибок. За першим способом визначається так звана гранична похибка шляхом арифметично додавання модулів границь основної та додаткових похибок у вигляді

але він допустимий тільки для n ≤ 3, а для більших n він не виправдовує з точки зору теорії ймовірностей, тому що подія, яка полягає в одночасному збігу знаків і найбільших значень всіх складових, майже неймовірна навіть дії порівняно невеликих значень n. Вже для n = 10 ймовірність такої по становить Р = 10^-10

Другий спосіб ґрунтується на припущенні, що всі складові є випадковими незалежними похибками з нормальним розподілом і зводиться до визначення практично граничної похибки шляхом геометричного додавання границь допустимих похибок за формулою

Для таких припущень і за умови, що допустимі границі складових похибо визначені з однаковою гарантійною ймовірністю, на підставі формули (див. формули) визначають середньоквадратичне відхилення похибки

Обидва способи дають завищене оцінювання, причому другий дещо кращий, тому що але запас ще надто великий.

Вони не враховують можливостей підсумовування систематичних похибок і кореляційних зв'язків між складовими, причому вони придатні в окремих випадках, як вже зазначено, для n< 3.

 

 

Лекція 6

Атестація, повірка, калібрування ЗВТ

Метрологічна атестація та система державних випробувань ЗВТ

 

Державна метрологічна та метрологічна атестація засобів вимірювальної техніки - дослідження засобів вимірювальної техніки з метою визначення їх метрологічних характеристик та встановлення придатності цих засобів до застосування.

Засоби вимірювальної техніки, не призначені для серійного виробництва в Україні або для ввезення на територію України партіями, на які поширюється державний метрологічний нагляд, підлягають державній метрологічній атестації.

Засоби вимірювальної техніки, не призначені для серійного виробництва або для ввезення на територію України партіями, на які не поширюється державний метрологічний нагляд, підлягають метрологічній атестації.

 

Загальні положення

· ЗВТ, що виготовляються одиничними зразками чи малими партіями і не призначені для серійного виробництва; · дослідні зразки ЗВТ, які виготовлені під час науково-дослідних та… · вбудовані вимірювальні канали чи схеми, які за своїм прямим функціональним призначенням не є ЗВТ;

Метрологічну атестацію ЗВТ проводять державна чи відомчі МС.

· ЗВТ, що застосовуються у сфері поширення державного метрологічного нагляду; · інших ЗВТ, за відсутності зразкових засобів чи умов для проведення цієї… В усіх інших випадках метрологічну атестацію проводять відомчі МС:

Організація робіт з метрологічної атестації

· технічне завдання на розробку ЗВТ чи документ, що його заміняє; · експлуатаційна документація; · технічні умови;

Порядок проведення метрологічної атестації та оформлення результатів

Зразкові ЗВТ, які застосовуються під час метрологічної атестації, повинні мати чинні свідоцтва чи відбитки перевірних тавр, що підтверджують чинний… Під час розгляду технічної документації перевіряють: · відповідність очікуваних метрологічних характеристик засобу, який атестується, вимогам ТЗ та чинної НДТ;

Розробка і метрологічна атестація методик виконання вимірювань

Важливою умовою забезпечення єдності вимірювань є не тільки однаковість ЗВТ, але й використання стандартних методик виконання вимірювань (МВВ), що…   Метрологічна атестація МВВ - це дослідження, направлене на визначення значень показників точності вимірювань, які…

Лекція 7

Повірка ЗВТ

 

Види та методи повірок ЗВТ

Повірка ЗВТ- це встановлення придатності ЗВТ до застосування на основі експериментального визначення його метрологічних характеристик і контролю їх…   Обов'язковій державній повірці підлягають:

Повірка

Повірки первинного еталона в принципі не існує. Установлення метрологічних характеристик первинного еталона відбувається за допомогою багатьох… Узагальнені порівняльні характеристики повірки, вимірювання та звірення…  

Звірення

  У табл. 7 наведено види метрологічної діяльності з видами подання їх…  

Висновок

2. Для приведення понятійного апарату та нормативних документів, що стосуються повірки, вимірювання та калібрування, до взаємної відповідності… - спочатку навести визначення основних одиниць (що вже зроблено у системі… - потім навести визначення похідних одиниць таким чином, щоб на підставі цих визначень надалі проводити вимірювання.…

Визначення міжповірочного інтервалу

- визначення міжповірочного інтервалу на основі статистики відмов; - визначення міжповірочного інтервалу на основі економічного критерію; - довільне призначення первинного міжповірочного інтервалу з подальшим коректуванням його на протязі всього терміну…

Определение межповерочных и межкалибровочных интервалов СИ

Различают три вида МПИ. 1 Единый для всех СИ данного вида интервал устанавливается на основе… 2 Индивидуальный интервал, установленный в соответствии с конкретными условиями эксплуатации СИ данного типа в…

Критерии для определения МПИ

В качестве показателей метрологической надежности используются следующие: - вероятность работы без метрологических отказов РМ(t) за интервал времени… - интенсивность метрологических отказов λМ;

Методика определения МПИ

1) формируют "однородные" группы СИ. В них включают не менее 30 экземпляров на основании общности следующих факторов: показателей надежности, условий эксплуатации, интенсивности эксплуатации и допускаемой вероятности безотказной работы;

2) назначают первый МПИ для каждой группы;

3) собирают и обрабатывают статистическую информацию о поведении СИ каждой однородной группы в конкретных условиях эксплуатации в течение назначенного МПИ и определяют статистические данные о показателях надежности;

4) оценивают правильность ранее назначенного МПИ и, при необходимости, его корректируют (увеличивают или уменьшают);

5) собирают и обрабатывают статистическую информацию о поведении СИ каждой группы за весь период эксплуатации.

Назначение первого МПИ

Первый МПИ устанавливается расчетным путем, если известны показатели метрологической надежности или стабильности СИ. При отсутствии числовых данных показателей надежности первый МПИ назначают, исходя из опыта работы ("технической интуиции") в области данных измерений, учитывая:

1) принцип действия СИ;

2) МПИ аналогичных СИ;

3) интенсивность эксплуатации СИ;

4) влияние окружающей среды;

5) точность методики поверки и т.д.

Методы количественного обоснования МПИ

2 Если известна наработка на отказ Т0, то первый межповерочный интервал Т1 рассчитывают по формуле Т1 = Т0 ln РМ. (1) 3 Если известен закон распределения наработки СИ до метрологического отказа, то первый межповерочный интервал…

Корректировка МПИ в процессе эксплуатации СИ

После поверки всех СИ однородной группы проводят обобщение информации и расчёт показателей надёжности. Статистические значения вероятности… , (8) , (9)

Лекція 8

Калібрування засобів вимірювальної техніки

 

Калібрування ЗВТ - це визначення в певних умовах або контроль метрологічних характеристик ЗВТ, на які не поширюється державний метрологічний нагляд.

Калібруванню підлягають ЗВТ під час випуску з виробництва, які повинні пройти державні приймальні випробування і на які не поширюється державний метрологічний нагляд.

Необхідність проведення калібрування при експлуатації ЗВТ, на які не поширюється державний метрологічний нагляд, визначається їх користувачем.

Калібрувальні лабораторії, які проводять калібрування ЗВТ для інших підприємств і для громадян - суб’єктів підприємницької діяльності, повинні бути акредитовані.

Калібрування та оформлення їх результатів проводяться в порядку, встановленому ДСУ.

 

Акредитація на право здійснення різних видів метрологічної діяльності

Акредитація на право проведення державних випробувань, повірки і калібрування ЗВТ, вимірювань, атестації методик виконання вимірювань здійснюється… Держспоживстандарт України здійснює акредитацію: - метрологічних центрів Держспоживстандарту - на право проведення державних приймальних випробувань ЗВТ;

Законодавчі вимоги до застосування засобів вимірювальної техніки, вимірювань і результатів вимірювань

1. ЗВТ можуть використовуватися, якщо вони відповідають вимогам точності, встановленим для цих засобів у певних умовах їх експлуатації. Порядок… 2. ЗВТ, на які поширюється державний метрологічний нагляд, дозволяється… 3. ЗВТ, на які не поширюється державний метрологічний нагляд, дозволяється випускати з виробництва лише за умови, якщо…

Метрологічні ланцюги

Для кожної фізичної величини (для кожного параметра об’єкта вимірювань) може встановлюватися метрологічний ланцюг (рис. 1), який являє собою… У метрологічному ланцюзі виділяють метрологічні зв’язки і метрологічні… Метрологічний зв’язок - це умовна лінія метрологічного ланцюга, яка зв’язує вимірювану фізичну величину (параметр) з…