Учебное пособие: Калібрування засобів вимірювальної техніки
Вимірювання, що здійснюються у сфері поширення державного метрологічного нагляду, можуть виконуватися, по-перше, вимірювальними лабораторіями за умови їх акредитації на право виконання вимірювань і, по-друге, згідно з атестованими методиками вимірювань.
Результати вимірювань можуть бути використані за умови, якщо відомі відповідні характеристики похибок вимірювань.
Метрологічні ланцюги
Передавання розмірів одиниць вимірювань (одиниць фізичних величин) робочим ЗВТ - важлива і відповідальна функція, направлена на забезпечення єдності вимірювань у країні. Засоби, методи і точність передавання розмірів одиниць вимірювань від еталона до зразкових і робочих ЗВТ установлюється повірочною схемою.
Для кожної фізичної величини (для кожного параметра об’єкта вимірювань) може встановлюватися метрологічний ланцюг (рис.5.2), який являє собою повірочну схему, доповнену зв’язками між вимірюваною фізичною величиною (параметром об’єкта вимірювань) і відповідним державним еталоном.
У метрологічному ланцюзі виділяють метрологічні зв’язки і метрологічні ланки.
Метрологічний зв’язок - це умовна лінія метрологічного ланцюга, яка зв’язує вимірювану фізичну величину (параметр) з відповідним ЗВТ.
Метрологічна ланка - сукупність вимірюваної величини і засобу (засобів) вимірювальної техніки, за допомогою якого (яких) вимірюється (контролюється) фізична величина (параметр).
Побудова метрологічної ланки супроводжується оцінкою дотримання умов точності передавання розміру одиниці вимірювань фізичної величини. Для цього використовуються коефіцієнти точності, які являють собою відношення допуску на параметр до найбільшого допустимого значення похибки вимірювання.
Рис.1. Структурна схема метрологічного ланцюга.
Повірочна схема регламентує методи, засоби, точність вимірювань і підпорядкування ЗВТ при передаванні розмірів однієї або декількох взаємозв’язаних одиниць вимірювань фізичних величин від еталонів робочим ЗВТ, а саме: від первинних еталонів - робочим, від робочих еталонів - зразковим ЗВТ, а від них - робочим ЗВТ. Передавання розміру одиниць через кожний ступінь повірочної схеми супроводжується якоюсь втратою точності, проте багатосхідчастість дозволяє зберігати еталони і одночасно передавати розмір одиниці вимірювань усім робочим ЗВТ.
Розробка повірочної схеми передбачає науково-технічні обґрунтування оптимальної структури, необхідного числа ступенів передавання, видів вторинних еталонів (якщо вони використовуються), розрядів зразкових ЗВТ і методів передавання розміру одиниці вимірювань фізичної величини та оптимального співвідношення похибок ЗВТ суміжних ступенів повірочної схеми.
Повірочні схеми ЗВТ розділяють на державні, відомчі і локальні. Державна повірочна схема поширюється на всі ЗВТ даної фізичної величини, які використовуються в країні. Відомчі повірочні схеми діють у рамках міністерства (відомства), а локальні повірочні схеми - в даному (конкретному) метрологічному органі (на підприємстві, в організації).
Вершиною повірочних схем є еталони, правила створення, зберігання і застосування яких установлюються державними стандартами.
Еталони можуть об’єднуватися в групи і створювати груповий еталон, що дозволяє зменшити його випадкову складову похибки за рахунок статистичної обробки їх вихідних величин за аналогією з багаторазовими вимірюваннями.
Зразкові ЗВТ поступаються точністю еталонам і затверджуються державною або відомчою метрологічною службою для повірки інших зразкових і робочих ЗВТ. Відповідно до повірочних схем зразкові ЗВТ залежно від їхньої похибки (класу точності) поділяють на розряди, кількість яких установлюється різною для різних видів вимірювань. Присудження розряду зразковим ЗВТ проводиться за результатами їх метрологічної атестації органом Держстандарту. Повірочні схеми для електрорадіотехнічних величин мають здебільшого два розряди зразкових ЗВТ. Робочі ЗВТ, які відзначаються високою точністю, можуть атестуватися на певний час як зразкові. Після закінчення цього терміну зразкові ЗВТ, які не пройшли чергової атестації, переводяться в робочі.
Між розрядами зразкових ЗВТ існує метрологічне підпорядкування: найбільш точні належать до 1-го розряду і перевіряються по еталонах, як правило, робочих. Похибки зразкових ЗВТ 2-го і подальших розрядів зростають, а повіряються вони по зразкових ЗВТ попередніх розрядів (зразкові ЗВТ 2-го розряду - по зразкових ЗВТ 1-го розряду і т.д.).
Зразкові ЗВТ у даному метрологічному органі за призначенням поділяють на вихідні і підпорядковані. До вихідних зразкових ЗВТ належать ті з них, які забезпечують передавання розміру одиниці вимірювань з найвищою точністю в цьому підрозділі. Підпорядковані зразкові ЗВТ служать для передавання розміру одиниці вимірювань від вихідних зразкових ЗВТ до робочих ЗВТ або безпосередньо, або через інші зразкові ЗВТ.
Зразкові ЗВТ застосовують в органах державної і відомчої метрологічних служб, яким в установленому порядку надано право повірки певної номенклатури ЗВТ.
Через велику роль зразкових ЗВТ, яка надається їм у системі забезпечення єдності вимірювань у країні, забороняється їх використовувати для технічних вимірювань. Вони підлягають ретельному зберіганню в установлених і суворо дотримуваних умовах; періодичність їх повірки вибирають такою, щоб гарантовано забезпечувались точність і вірогідність результатів вимірювань. Застосовувати зразкові ЗВТ як робочі дозволяється тільки в надзвичайних випадках і з дозволу органів метрологічної служби.
Оскільки зразкові ЗВТ експлуатуються приблизно в однакових (нормальних) умовах, то для них установлюються єдині міжповірочні інтервали в масштабах усієї країни. Умови експлуатації робочих ЗВТ неоднакові, а тому міжповірочні інтервали для них можуть варіюватися за рішенням органів державної або відомчої метрологічних служб. При цьому дозволяється корегування міжповірочних інтервалів за результатами періодичних повірок.
Повірочні схеми мають багатосхідчастий характер (не менше двох ступенів). Головною вимогою до повірочних схем є співвідношення похибок при переході від одного ступеня до іншого, включаючи похибку передавання розміру одиниці вимірювань між суміжними ступенями. Точність більш високого ступеня повірочної схеми встановлюється звичайно в 3...5 разів вищою за точність наступного ступеня. Таке ж співвідношення має бути між тим ЗВТ, що повіряється, і найближчим до нього зразковим ЗВТ.
Мета, завдання і зміст метрологічного забезпечення технічних об’єктів
Основною метою метрологічного забезпечення технічних об’єктів (ТО) є:
- досягнення високої якості і потрібної ефективності застосування ТО;
- підтримання технічних та експлуатаційних властивостей ТО, забезпечення високої ефективності робіт з технічного обслуговування та ремонту ТО;
- постійне підвищення ефективності науково-дослідних, дослідно-конструкторських робіт, виробництва та випробування ТО.
Метрологічне забезпечення ТО (пристроїв, приладів, агрегатів, систем, комплексів) на етапах їх життєвого циклу (розробка, виробництво, випробування, експлуатація та ремонт) вирішує низку загальних специфічних завдань.
Загальним завданням метрологічного забезпечення ТО є розробка і розвиток його наукових, технічних, нормативних та організаційних основ. Серед найважливіших конкретних завдань метрологічного забезпечення ТО слід виділити:
- цільове програмне планування метрологічного забезпечення ТО, пов’язане з розвитком науки і техніки, національної економіки;