Средства измерений и их характеристики

Содержание:

1. Методики выполнения измерений…………………………………...………..3

2. Классификация и метрологические характеристики средств

измерений………………………………………………………………...……......5

3. Метрологические характеристики средств измерений………..…………..…7

4. Виды средств измерений…………………………………………..…………10

5. Эталоны и стандартные образцы, шкалы измерений, точность

измерения, качество измерений………………………………..….…………....13

Список использованной литературы…………………………………………...18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Методики выполнения измерений.

Методики выполнения измерений (МВИ) как метрологический объект появились в 1972 г. При разработке Государственной системы обеспечения качества измерений, оказалось, недостаточно иметь средства измерений, характеристики которых удовлетворяют традиционным требованиям, так как погрешность измерения часто зависит от методики измерения: погрешности метода; погрешности, возникающей при отборе и приготовления пробы; условий измерений и многое др.

МВИ – это  документированная совокупность операций и правил, выполнение которых обеспечивает получение результатов измерений с гарантированной точностью в соответствии с принятой методикой.

В МВИ разработчиком  под персональную ответственность  прописаны определенные численные  значения погрешности измерений, которые  гарантируются при выполнении всех требований документа.

Из этого  следует, что априорно существуют разные характеристики погрешности измерений, из которых разработчику придется выбирать наиболее подходящую. Совокупность операций и правил, обеспечивающая получение  результатов измерений с известной погрешностью подчеркивает два важных признака: МВИ представляет собой описание операций и в МВИ назначается погрешность измерения.

Разработку  МВИ выполняют на основе исходных данных, которые включают в себя следующее:

• назначение, где указывается область применения, наименование измеряемой величины и ее характеристики, а также характеристики объекта измерений, если они могут влиять на погрешность измерений;

• требования к  погрешности измерений;

• условия измерений, заданные в виде номинальных значений и  границ диапазонов возможных значений влияющих величин;

• вид индикации  и формы представления результатов  измерений:

• требования к  автоматизации измерительных процессов;

• требования к  обеспечению безопасности выполняемых работ;

• другие требования, если в них есть необходимость.

Аттестация  МВИ представляет собой установление и подтверждение соответствия МВИ  предъявляемым к ней метрологическим требованиям. Современная трактовка термина фиксирует не только определение метрологических характеристик, но и установление пригодности средств измерений к использованию по назначению.

Аттестацию  осуществляют путем метрологической  экспертизы документации, теоретических или экспериментальных исследований МВИ. Аттестованные МВИ подлежат метрологическому надзору и контролю.

Из определения  следует, что МВИ представляет собой технологический процесс измерения. В связи с этим не стоит смешивать МВИ и документ на МВИ. Так как не все методики описаны соответствующим документом. Для измерений, проводимых с помощью простых показывающих приборов, не требуется особых документированных МВИ. В этих случаях достаточно в нормативной документации указать тип и основные метрологические характеристики средств измерений.

Аттестация, как  обязательная процедура, применяется для МВИ, используемых в сферах распространения государственного метрологического контроля и надзора, а также для контроля состояния сложных технологических систем. Другие МВИ подвергают аттестации в соответствии с порядком, принятым в ведомстве или на предприятии.

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Классификация и метрологические характеристики средств измерений

Средства измерений, утвержденные Госстандартом России, регистрируются в государственном Реестре средств измерений, удостоверяются сертификатами соответствия и только после этого допускаются для применения на территории Российской Федерации.

Перечень средств  измерений разбит по видам измерений  на 13 групп в соответствии с «Кодификатором групп средств измерений МИ 2314-00»:

• измерения  геометрических величин;

• измерения  механических величин;

• измерения  параметров потока, расхода, уровня объема веществ;

• измерения  давления, вакуумные измерения;

• измерения  физико-химического состава и  свойств веществ;

• измерения  времени и частоты;

• измерения  электротехнических и магнитных величин;

• радиотехнические и радиоэлектронные измерения;

• измерения  характеристик ионизирующих и ядерных  констант;

• виброакустические  измерения;

• оптические и  оптико-физические измерения;

• средства измерений  медицинского назначения;

• теплофизические  и температурные измерения.

В справочных изданиях принята следующая структура  описания средств измерений: регистрационный  номер, наименование, номер и срок действия сертификата об утверждении  типа средства измерения, местонахождение изготовителя и основные метрологические характеристики. Последние оценивают пригодность средств измерений к измерениям в известном диапазоне с известной точностью.

Метрологические характеристики средств измерений  обеспечивают:

• возможность  установления точности измерений;

• достижение взаимозаменяемости и сравнение средств измерений  между собой;

• выбор нужных средств измерений по точности и  другим характеристикам;

• определение  погрешностей измерительных систем и установок;

• оценку технического состояния средств измерений при их поверке.

Метрологические характеристики, установленные документами, считаются действительными. На практике наиболее распространены следующие  метрологические характеристики средств  измерений:

• диапазон измерений - область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые пределы погрешности СИ;

• предел измерения - наибольшее или наименьшее значение диапазона измерения. Для мер - это номинальное значение воспроизводимой величины.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Метрологические характеристики средств измерений

Все средства измерений, независимо от их исполнения, имеют  ряд общих свойств, необходимых для выполнения ими функционального назначения. Технические характеристики, описывающие эти свойства и оказывающие влияние на результаты и погрешности измерений, называются метрологическими характеристиками средств измерений.

В зависимости от специфики и  назначения средств измерений нормируются  различные наборы или комплексы метрологических характеристик. Однако эти комплексы должны быть достаточны для учета свойств средств измерений при оценке погрешностей измерений.

Метрологические характеристики, входящие в установленный  комплекс, выбирают такими, чтобы обеспечить возможность их контроля при приемлемых затратах. В эксплуатационной документации на средства измерений указывают рекомендуемые методы расчета инструментальной составляющей погрешности измерений при использовании средств измерения данного типа в реальных условиях применения.

По ГОСТу 8.009 – 84 «ГСИ. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений» предусмотрена следующая номенклатура метрологических характеристик:

1) Характеристики, предназначенные для определения результатов измерений (без введения поправок):

- функция преобразования измерительного преобразователя;

- значение однозначной или многозначной меры;

- цена деления шкалы измерительного прибора или многозначной меры;

- вид входного кода, число разрядов кода, цена единицы наименьшего разряда средств измерений, предназначенных для выдачи результатов в цифровом коде.

2) Характеристики погрешностей средств измерений включают: значение погрешности, ее систематические и  случайные составляющие, погрешности случайной составляющей от гистерезиса – вариация выходного сигнала (показания).

 Для систематической составляющей погрешности средств измерений выбирают характеристики из числа следующих:

- значение систематической  систематической составляющей;

- значение систематической составляющей, математическое ожидание и среднее квадратическое отклонение систематической составляющей погрешности.

Для случайной составляющей погрешности выбирают характеристики из числа следующих:

- среднее квадратическое отклонение случайной составляющей погрешности;

- среднее квадратическое отклонение случайной составляющей погрешности и нормализованная автокорреляционная функция или функция спектральной плотности случайной составляющей погрешности.

В нормативно-технической документации на средства измерений конкретных видов  или типов допускается нормировать функции или плотности распределения вероятностей систематической и случайной составляющих погрешности.

3. Характеристики чувствительности средств измерений к влияющим величинам выбираются из числа следующих:

- функция влияния;

- изменения значений метрологических характеристик средства измерения, вызванные изменением влияющих величин в установленных пределах.

4. Динамические характеристики отражают инерционные свойства средства измерений при воздействии на него меняющихся во времени величин - параметров входного сигнала, внешних влияющих величин, нагрузки.

По степени полноты описания инерционных свойств средств  измерений динамические характеристики делятся на полные и частные.

К полным динамическим характеристикам относятся:

-дифференциальное уравнение, описывающее работу средства измерений;

- передаточная функция;

- переходная характеристика;

- импульсная переходная характеристика;

- амплитудно-фазовая характеристика;

- амплитудно-частотная характеристика для минимально-фазовых средств измерения;

-совокупность амплитудно-фазовых и фозово-частотных характеристик.

Частичными динамическими характеристиками могут быть отдельные параметры  полных динамических характеристик  или характеристики, не отражающие полностью динамических свойств  средств измерений, но необходимые для выполнения измерений с требуемой точностью (например, время реакции, коэффициент демпфирования, значение амплитудно-частотной характеристики на резонансной частоте, значение резонансной собственной круговой частоты). Комплекс их оговаривается в соответствующих стандартах.

Нормы на отдельные метрологические характеристики приводятся в эксплуатационной документации (паспорте, техническом описании, инструкции по эксплуатации и т. д.) в виде номинальных значений, коэффициентов функций, заданных формулами, таблицами или графиками пределов допускаемых отклонений от номинальных значений функций.

 

 

 

 

4. Виды средств измерений.

Для измерения  физической величины применяют технические  средства, которые называются средствами измерений.

Средство измерения –  это техническое средство, предназначенное для измерения, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и хранящее единицу физической величины, размер которой принимается неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени. Средства измерения – это основа метрологического обеспечения, они имеют нормированные погрешности.

Средства измерения основаны на использовании различных физических эффектов, например, пьезо- и термоэлектрические, эффекты Холла и Фарадея, фотоэлектрические и др.

К средствам измерений  относятся: меры, измерительные преобразователи, приборы, системы и установки, принадлежности.

Мера - это средство измерения, предназначенное для воспроизведения или хранения физической величины заданного размера, например, гири, концевые меры длин и др. На практике используют однозначные меры, которые воспроизводят величину только одного размера (например, гиря); многозначные меры, когда воспроизводят несколько размеров физической величины (например, длину объекта в миллиметрах или сантиметрах); набор мер (например, набор гирь) и магазин мер, где меры объединены в одно целое с возможностью путем переключения устройств, связанных с возможностью отсчета, соединять меры в нужном сочетании (например, магазин электрических сопротивлений).