Всё для Учёбы — студенческий файлообменник
1 монета
doc

Студенческий документ № 081002 из СИЮ

Поверка средств измерений

Краткие сведения из теории

Поверкой средств измерений называют совокупность действий, выполняемых для определения и оценки погрешностей средств измерений. Цель поверки - выяснить, соответствуют ли точностные характеристики приборов значениям, указанным в технической документации, и пригодно ли средство измерения к применению. Вид поверки определяют в зависимости от того, какой метрологической службой проведена поверка, от характера поверки (инспекционная, экспертная), каков этап работы средства измерений (первичная, периодическая, внеочередная). Организацию и поверку средств измерений проводят согласно ГОСТ 8.002-86 и ГОСТ 8.513-84.

Государственную поверку проводят территориальные органы Комитета Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации (Госстандарта России) - центры стандартизации, метрологии и сертификации. Государственной поверке подлежат средства измерений, применяемые в качестве исходных образцов при проведении государственных испытаний и метрологической аттестации, градуировке и поверке на предприятиях, выпускаемые в обращение из производства или после ремонта, и многие другие. Конкретная номенклатура средств измерений, подлежащих обязательной госповерке утверждается, Госстандартом России.

Ведомственной поверке подлежат средства измерений, не указанные в перечне средств измерений, подлежащих обязательной государственной поверке, например, средства контроля режимов технологических процессов деталей, узлов готовой продукции.

В зависимости от того, на каком этапе эксплуатации средств измерений проводят поверку, она может быть:

первичной - которой подвергаются все средства измерений после изготовления, а также все средства измерений после ремонта;

периодической - которую проводят при эксплуатации и хранении средств измерений через определенные межповерочные интервалы, установленные при проведении государственных приемочных испытаний;

внеочередной - которую проводят при эксплуатации и хранении средств измерений с целью установления их исправности вне зависимости от сроков периодической поверки в соответствии с определенными требованиями НТД на методы и средства поверки.

Методы поверки средств измерений

В основу классификации применяемых методов поверки положены следующие признаки, в соответствии с которыми средства измерения могут быть поверены:

без использования компаратора (прибора сравнения), т.е. непосредственным сличением поверяемого средства измерений с образцовым средством измерений того же вида;

сличением поверяемого средства измерений с образцовым средством измерений того же вида с помощью компаратора;

прямым измерением поверяемым измерительным прибором величины, воспроизводимой образцовой мерой;

прямым измерением образцовым измерительным прибором величины, воспроизводимой подвергаемой поверке мерой;

косвенным измерением величины, воспроизводимой мерой или измеряемой прибором, подвергаемым поверке.

Метод непосредственного сличения двух средств измерений

без применения компарирующих или каких-либо других промежуточных приборов.

Этот метод широко применяется при поверке различных средств измерений и т.д. Например, в области электрических и магнитных измерений этот метод применяют при определении метрологических характеристик измерительных приборов непосредственной оценки предназначенных для измерения тока, напряжения, частоты и т.д.; в области измерения механических величин, в частности, давления. Основой метода служит одновременное измерение одного и того же значения физических величин X аналогичным по роду измеряемой величины поверяемым и образцовым приборами. При поверке данным методом устанавливают требуемое значение X, затем сравнивают показания поверяемого прибора X с показаниями X0 образцового и определяют разность ?= X - X0. Разность равна абсолютной погрешности поверяемого прибора, которую приводят к нормированному значению Xn для получения приведенной погрешности Y.

Этот метод может реализовываться двумя способами:

регистрацией смещений. При этом показание индикатора поверяемого прибора путем изменения входного сигнала устанавливают равным поверяемому значению, а погрешность определяют как разность между показанием поверяемого прибора и действительным значением, определяемым по показаниям образцового прибора.

отсчётом погрешности по показанию индикатора поверяемого прибора. При этом номинальное значение размера физической величины устанавливают по образцовому прибору, а погрешность определяют как разность между номинальным значением и показанием поверяемого прибора.

Первый способ удобен тем, что дает возможность точно определить погрешность по образцовому прибору, имеющему, как правило, более высокую разрешающую способность.

Второй способ удобен при автоматической поверке, так как позволяет поверять одновременно несколько приборов с помощью одного образцового средства измерения. Недостатки этого способа: нелинейность и недостаточная разрешающая способность поверяемых приборов. Достоинства метода непосредственных сличений: простота, отсутствие необходимости применения сложного оборудования и др.

Метод сличения поверяемого средства измерений

с образцовым средством измерений того же вида с помощью компаратора

(прибора сравнения) заключается в том, что в ряде случаев невозможно сравнить показания двух приборов, например, вольтметров, если один из них пригоден для измерений только в цепях постоянного тока, а другой - переменного; нельзя непосредственно сравнить размеры мер магнитных и электрических величин. Измерение этих величин выполняют введением в схему поверки некоторого промежуточного звена - компаратора, позволяющего косвенно сравнивать две однородные или разнородные физическиевеличины. Компаратором может быть любое средство измерения, одинаково реагирующее на сигнал образцового и поверяемого средств измерений.

При сличении мер сопротивления, индуктивности, емкости в качестве компараторов используют мосты постоянного или переменного тока, а при сличении мер сопротивления и ЭДС-потенциометры.

Сличение мер с помощью компараторов осуществляют методами противопоставления и замещения. Общим для этих методов поверки средств измерений является выработка сигнала о наличии разности размеров сравниваемых величин. Если этот сигнал подбором, например, образцовой меры или принудительнымо изменением ее размера будет сведен к нулю, то это нулевой метод. Если же на входе компаратора при одновременном воздействии размеров сличаемых мер измерительный сигнал указывает на наличие разности сравниваемых размеров, то это дифференциальный метод.

Применение в ходе поверки метода противопоставления позволяет уменьшить воздействие на результаты поверки влияющих величин ввиду того, что они практически одинаково искажают сигналы, подаваемые на вход компаратора.

Достоинства метода замещения заключаются в последовательном во времени сравнении двух величин. То, что эти величины включаются последовательно в одну и ту же часть компаратора, повышает точность измерений по сравнению с другими разновидностями метода сравнения, где несимметрия цепей, в которые включаются сравниваемые величины, приводит к возникновению систематической погрешности. Недостаток нулевого метода замещения - необходимость иметь средство измерений, позволяющее воспроизводить любое значение известной величины без существенного понижения точности. Особенностью дифференциального метода при проведении измерений и, в частности, поверки является возможность получения достоверных результатов сличения двух средств измерений даже при применении сравнительно грубых средств для измерения разности. Вместе с тем реализация этого метода требует наличия высокоточной образцовой меры с номинальным значением, близким к номинальному значению сличаемой меры.

Метод прямого измереня.

Этод метод предъявляет к мерам, используемым в качестве образцовых средств измерений, ряд специфических требований. Наиболее характерными из них являются: возможность воспроизведения мерой той физической величины, в единицах которой градуировано поверяемое средство измерений, достаточный для перекрытия всего диапазона измерений поверяемого средства измерений диапазон физических величин, воспроизводимых мерой; соответствие точности меры, а в ряде случаев ее типа и плавности изменения размера требованиям, оговариваемым в НТД на методы и средства поверки средств измерений данного вида.

Как и при поверке методом непосредственного сличения, определение основной погрешности поверяемого средства измерений проводят двумя рассмотренными ранее способами.

Реализовать 1-й способ, обладающий рядом преимуществ, можно только при наличии магазина мер, позволяющего достаточно точно плавно изменять воспроизводимую или физическую величину. В ряде случаев непосредственно измерить размер меры поверяемым средством измерений некоторую промежуточную величину, которую в свою очередь непосредственно сопоставляют со значением образцовой меры. Например, поверка вольтметров сличением их показаний с мерой ЭДС с помощью потенциометра постоянного тока.

Широкое применение метод прямых измерений находит при поверке мер электрических и магнитных величин. Особенно он эффективен при поверке мер ограниченной точности.

Метод косвенных измерений величины,

воспроизводимой мерой или измеряемой прибором.

При реализации этого метода о действительном размере меры и измеряемой поверяемым прибором величины судят на основании прямых измерений нескольких величин, связанных с искомой вели чиной, определенной зависимостью. Метод применяется тогда, когда действительные значения величин, воспроизводимые или поверяемые поверяемым средством измерений, невозможно определить прямым измерением или когда косвенные измерения более просты или более точны по сравнению с прямыми.

На основании прямых измерений и по их данным выполняют расчет. Только расчетом, основанным на определенных зависимостях между искомой величиной и результатами прямых измерений, определяют значение величины, т.е. находят результат косвенного измерения. Например, определяют систематическую составляющую относительной погрешности электрического счетчика активной энергии с помощью ваттметра и секундомера. Погрешность поверяемого счетчика, %, находят по формуле:

где - действительное значение электрической энергии по показаниям образцовых приборов; Wn - значение электрической энергии по показаниям поверяемого счетчика. Для определения Wn необходимо знать постоянную счетчика C, которая обычно не указывается. Но на счетчике указано число оборотов диска A, соответствующее энергии 1 кВт.ч. Постоянная C = 3600*1000/A [Вт.с/об], а измеренная поверяемым счетчиком энергия . Если по показаниям образцового ваттметра установить действительное значение мощности и поддерживать ее неизменной в течение времени , определяемого по образцовому секундомеру, то действительное значение энергии можно определить расчетом по формуле . В практике поверки для расчета погрешности чаще применяют формулу:

где -нормальное время поверяемого счетчика, т.е. время, за которое диск правильно работающего счетчика должен сделать N оборотов при заданной мощности P; P - показание (сумма показаний) образцовых ваттметров, Вт: Число оборотов N выбирают таким, чтобы при данной мощности P показание секундомера t было не менее 50 с, а относительная погрешность измерения времени не превышала допускаемой.

.

При поверке счетчика методом косвенного измерения энергии образцовым ваттметром и секундомером суммарная погрешность образцовых средств изиерений складывается из погрешностей образцовых ваттметра и трансформатора тока, погрешности секундомера и субъективных погрешностей, вызванных ошибками поверителя при пуске и остановке секундометра. Последняя достигает 0,3 с, т.е. при времени измерения t = 50 с составляет 0,6%. Следовательно, по сравнению с составляющими погрешности: ваттметра 0,2-0,3%; трансформатора тока 0,1%; секундомера 0,1...0,2%, ошибка поверителя существенно влияет на точность показаний, а поэтому ГОСТ 8.259-77 предусматривает, что при каждой нагрузке должно быть выполнено два наблюдения. Это делают, дважды отсчитывая число оборотов, измеряя время двумя секундомерами.

За действительное значение времени для данной нагрузки принимают среднее арифметическое двух наблюдений. Если значение погрешности счетчика, определенное по результатам двух наблюдений, близко к предельно допускаемому, то проводят дополнительно два наблюдения при данной нагрузке и вычисляют среднее арифметическое четырех наблюдений, которое и является окончательным. Таким образом, при выполнении поверки методом косвенных измерений величин, измеряемых поверяемыми приборами или воспроизводимых подвергаемыми поверке мерами, следует учитывать тот факт, что конечный результат косвенного измерения всегда отягощен составляющими погрешностями прямых измерений.

Независимая поверка.

Независимая или автономная поверка, т.е. поверка без применения образцовых средств измерений, возникла при разработке особо точных средств измерений, которые не могут быть поверены ни одним из рассмотренных методов ввиду отсутствия еще более точных средств измерений с соответствующими пределами измерения. Сущность метода независимой (автономной) поверки, наиболее часто реализуемого при поверке приборов сравнения, заключается в сравнении величин, воспроизводимых отдельными элементами схем поверяемого средства измерений, с величиной, выбранной в качестве опорной и конструктивно воспроизводимой в самом поверяемом средстве измерений (совместные и совокупные измерения). Например, при поверке m-й декады потенциометра необходимо убедиться в равенстве падений напряжений на каждой n-й ступени этой декады. Для этого, выбрав в качестве опорной величины сопротивление первой ступени декады, можно с помощью компаратора поочередно сравнивать падения напряжения на каждой n-й ступени с падением напряжения на этом сопротивлении.

Переход от поверки предыдущей декады к последующей осуществляется сравнением падения напряжения на сумме всех ступеней последующей декады с номинально одинаковым падением напряжения на второй ступени предыдущей декады. Метод трудоемок, но не позволяет определять поправки с высокой точностью непосредственно на месте эксплуатации поверяемого средства измерений, что способствует эффективности контроля его метрологических характеристик.

Реализация методов поверки осуществляется комплектной или поэлементной поверкой.

При комплектной поверке средство измерений поверяют в полном комплекте его составных частей, без нарушения взаимосвязи между ними. Погрешности, которые при этом определяют, рассматривают как погрешности, свойственные поверяемому средству измерений как единому целому. При этом средство измерений находится в условиях, максимально приближенных к реальным условиям эксплуатации, что позволяет в ходе поверки попутно выявить многие, присущие поверяемому средству измерений недостатки: дефекты внутреннего монтажа, неисправности переключающих устройств и т.п. С учетом простоты и хорошей достоверности результатов комплектной поверке всегда, когда это возможно, отдают предпочтение.

В случае невозможности реализации комплектной поверки, ввиду отсутствия образцовых средств измерений, несоответствия их требованиям точности или пределам измерений, применяют поэлементную поверку. Поэлементная поверка средства измерений - это поверка, при которой его погрешности определяют по погрешностям отдельных частей. Затем по полученным данным расчетом определяют погрешности, свойственные пове- ряемому средству измерений как единому целому. При этом предполагают, что закономерности взаимодействия отдельных частей средства измерений точно известны, а возможности посторонних влияний на его показания исключены или поддаются точному учету. Область применения поэлементной поверки обширна и в ряде случаев оказывается единственно возможной.

Весьма широко поэлементную поверку используют при поверке сложных средств измерений, состоящих из компаратора со встроенными в него образцовыми мерами. Следует особо отметить, что по результатам поэлементной поверки, если действительная погрешность превышает допускаемую, можно непосредственно установить причину неисправности средств измерений. Существенным недостатком поэлементной поверки является ее трудоемкость и сложность реализации по сравнению с комплексной поверкой.

Поверочные схемы

Поверочные схемы - это документ, определяющий средства, методы и точность передачи размера единицы физической величины от государственного эталона или исходного образцового средства измерений рабочим средствам измерений.

Различают государственные, ведомственные и локальные поверочные схемы, создание и реализацию которых определяют ГОСТ 8.061-80.

При разработке поверочной схемы необходимо обосновать оптимальность ее структуры (методы поверки, виды вторичных эталонов, число разрядов образцовых средств измерений и т.д.). При этом подобрать оптимальные соотношения погрешностей поверяемого и образцового приборов, учесть вероятности признания годными неисправных приборов и т.д.

Поверочные схемы оформляют в виде чертежа, на котором указывают наименования средств измерений и методов поверки, номинальные значения или диапазоны значений физических величин, средств измерений и методов поверки. Чертеж дополняется текстовой частью (рис. 21.).

Чертеж должен состоять из полей, расположенных друг над другом и разделенных штриховыми линиями, число которых зависит от структуры поверочной схемы. Поля должны иметь наименования, указываемые в левой части чертежа, отделенной сплошной вертикальной линией.

В верхнем поле чертежа государственной поверочной схемы, возглавляемой государственным эталоном, указывают наименования эталонов в порядке их соподчиненности. В верхнем поле чертежа ведомственной или локальной поверочной схемы указывают наименования эталона или локальной поверочной схемы.

Для средств измерений производных величин, единицы которых воспроизводят методом косвенных измерений, в верхнем поле чертежа указывают наименования образцовых средств измерений, применяемых для воспроизведения данной единицы и заимствования из других государственных поверочных схем. Наименование этих образцовых средств измерений должны быть даны со ссылками на соответствующие поверочные схемы. Номинальные значения или диапазоны значений физических величин и значения их погрешностей указывают над наименованиями эталонов и образцовых средств измерений.

1 - государственный эталон;

2 - метод передачи размера единицы;

3 - эталон сравнения (для международных сличений);

4 - эталон-копия;

5 - рабочий эталон;

6,8 - образцовые средства измерений соответствующих разрядов;

7 - образцовые средства измерений, заимствованные из других поверочных схем;

9 - рабочие средства измерений

Под полем эталонов располагают поле образцовых средств измерений 1-го разряда и далее поля подчиненных образцовых средств измерений. В тех поверочных схемах, где должна быть показана передача размера единицы от образцовых средств измерений, заимствованных из других поверочных схем, их наименования помещают в специально отведенном поле. В ведомственных и локальных поверочных схемах указывают разряды образцовых средств измерений, соответствующие присвоенным этим средствам измерений в государственных поверочных схемах. Под наименованиями образцовых средств измерений показывают диапазоны измерений и значения погрешностей средств измерений. Поле рабочих средств измерений помещают под полем подчиненного образцового средства измерений. Слева направо в порядке возрастания погрешности в нем располагают группы рабочих средств измерений, поверяемых по образцовым средствам одного наименования. Для каждой группы указывают вид, диапазон измерений и значения погрешностей средств измерений.

Погрешности эталонов характеризуют в соответствии с требованиями ГОСТ 8.057-80, погрешности образцовых средств измерений - пределом допускаемой погрешности средств измерений при соответствующей доверительной вероятности 0,90; 0,95 или 0,99, метрологические характеристики и, в частности, погрешности рабочих средств измерений - пределом допускаемой погрешности средств измерений. Формы выражения погрешности образцовых и рабочих средств измерений в одной поверочной схеме должна быть одинаковыми.

В поверочных схемах наименования средств измерений, их номинальные значения или диапазоны значений физических величин и погрешности соответствуют: для эталонов - требованиям ГОСТ 8.372-80; для образцовых средств измерений - государственным стандартам на технические требования или свидетельству об их метрологической аттестации; для рабочих средств измерений - государственным стандартам на технические требования к этим средствм. Наименования и обозначения физических величин и их единиц указывают в соответствии с ГОСТ8.417-81.

На поверочной схеме также указывают один из методов поверки средств измерений: непосредственного сличения или сличения при помощи компаратора или других средств сравнения; прямых, косвенных, совместных или совокупных измерений.

На чертеже поверочной схемы наименование государственного эталона заключают в прямоугольник, образованный двойной линией, а вторичные эталоны, образцовые и рабочие средства измерений - в прямоугольники, образованные одинарной линией. Наименование методов поверки помещают в горизонтальные овалы между наименованиями поверяемого и образцового средства измерений.

Локальная поверочная схема формируется в соответствии с вышеизложенными требования: передача размеров единиц сверху вниз, компоновка и оформление элементов ведомственной ( локальной ) поверочной схемы приведена на рис.21; пояснительный текст к ней должен состоять из вводной части и объяснений к ее элементам, несущим дополнительную информацию.

Определение межповерочных интервалов для средств измерений

Определение межповерочных интервалов для средств измерений - это функция организаций, проводящих их поверку. Рекомендуется устанавливать межповерочные интервалы либо в часах наработки, либо в календарном времени ( в месяцах ), используя следующий ряд чисел: 1; 1.5; 2; 3; 4; 5; 9; 12; 18; 24 и 36. Определение межповерочных интервалов рекомендуется производить на основе статистической обработки, интерполяции данных, накопленных в период эксплуатации, и поверки средств измерений. В случае отказа средств измерений их направляют в ремонт и на последующую поверку независимо от установленного межповерочного интервала.

Для определения межповерочных интервалов средств измерений обрабатывают статистические данные по основным показателям надежности в конкретных условиях эксплуатации, которыми являются: вероятность безотказной работы в течение определенного промежутка времени t (межповерочного интервала) ; интенсивность отказов ; наработка на отказ .

Накопление статистической информации осуществляют метрологические службы предприятий для изучения и определения межповерочных интервалов.

При определении межповерочных интервалов средств измерений выполняют следующие операции:

* формируют "однородные" группы средств измерений;

* назначают первый межповерочный интервал для каждой группы средств измерений;

* собирают и обрабатывают статистическую информацию о поведении средств измерений каждой "однородной" группы в конкретных условиях эксплуатации в течение назначенного межповерочного интервала и определяют статистические данные по показателям надежности;

* оценивают правильность ранее назначенного межповерочного интервала и, в случае необходимости, его корректируют ( увеличивают или уменьшают интервал );

* собирают и обрабатывают статистическую информацию о поведении каждой "однородной" группы в конкретных условиях коммутации и оценивают правильность ранее назначенного межповерочного интервала после каждой периодической поверки всех средств измерений "однородной" группы на протяжении всего периода их эксплуатации.

"Однородные" группы средств измерений формируют из не менее чем 30 шт на основании общности следующих факторов: показателей надежности (типа, назначения, завода-изготовителя, года выпуска, класса точности, наличия вибрации и т.д.); интенсивности эксплуатации; допускаемой вероятности безотказной работы.

Первый межповерочный интервал (как и скорректированные), если известны значения показателей надежности, устанавливают расчетом - один для всех средств измерений, входящих в "однородную" группу. Если полностью отсутствуют какие-либо исходные данные о числовых значениях показателей надежности, то первый межповерочный интервал принимают равным периодичности поверок, установленных в настоящий момент на предприятии.

Расчет межповерочных интервалов по показателям надежности производят двумя методами - по или .

По i межповерочные интервалы рассчитывают в тех случаях, когда по каким-либо причинам затруднен учет времени наработки. В этом случае первый межповерочный интервал при принятом экспоненциальном законе распределения времени безотказной работы определяют по формуле:

(108)

где t1 - первый межповерочный интервал; - интенсивность отказов; Pдоп - допускаемая вероятность безотказной работы (Pдоп = 1 - Qдоп, где Qдоп - допускаемая вероятность отказа).

Допускаемую вероятность безотказной работы Pдоп для рабочих средств измерений выбирают в пределах 0,85 - 0,99 в зависимости от степени ответственности измерений. Для ответственных измерений, например, измерений выходных параметров основных изделий, рекомендуется принимать Pдоп в пределах 0,95-0,99.

Значение Pдоп определяют при отработке конкретного технологического процесса, а также при анализе его экономической эффективности. Для средств измерений, не участвующих непосредственно в технологическом процессе, значение Pдоп устанавливает метрологическая служба предприятия.

Если имеются сведения о значении показателя ,то расчет межповерочного интервала производят по формуле:

.

Накопление (сбор) статистической информации осуществляют с целью определения количественных значений показателя надежности и установления количества забракованных средств измерений ni от общего количества однородной группы Ni в течение межповерочного интервала t. При обработке статистических данных учитывают только "скрытые" отказы, выявленные при очередной поверке, которые не могут быть обнаружены при эксплуатации средств измерений. К ним относятся погрешность, вариация, нестабильность нуля и т.п. Явные отказы, т.е. когда отказ можно обнаружить без поверки, при расчетах учитывать не следует.

После поверки всех средств измерений "однородной" группы производят обобщение информации и расчет показателей надежности. Статистические значения вероятности безотказной работы Pi, интенсивности отказов? и наработки на отказ T0 определяют по формуле:

(109) где Ni - количество средств измерений "однородной" группы; ni - количество средств измерений, забракованных по "скрытым" отказам в течение межповерочного интервала t; T0i - наработка на отказ i-го средства измерений в "однородной группе". Результаты расчета по формулам заносят в табл.23.

Таблица 23

Номер группы Наименование средств измерений, тип и характеристика Количество средств измерений "однородной группы" Количество отказавших средств измерений Вероятность безотказной работы Интенсивность отказов Примечание 1 2 3 4 5 6 7 Наработку на отказ каждого средства измерений определяют отношением суммарной наработки средств измерений к количеству "скрытых" отказов:

где ? -наработка, т.е. время исправной работы между (i-1) и i-ми отказами (принимают, что "скрытый" отказ произошел в середине межповерочного интервала; n'i - количество "скрытых" отказов для данного средства измерения).

Учет данных об отказах осуществляют по форме, приведенной в табл.24.

Таблица 24

Завод изготовитель Заводской номер Год выпуска Тип или система Пределы измерения Класс точности, основная погрешность . № 60328 1989 В3-20 0,0075-300 не более-1,5

Результаты поверки Наработка меж поверками Наработка на отказ Примечание Дата очередной поверки Годен или брак Отказ Общая Исправного прибора Вид Причина 09.01.90 Годен -- -- -- -- -- Введен в эксплуат. 25.08.90 Годен -- -- 1100 1100 -- . 12.01.91 Годен -- -- 620 620 -- . 10.08.91 Брак Скрытый Погрешность допуска на пределе 100В 1060 530 -- . 14.01.92 Годен -- -- 610 610 -- . 23.03.92 Брак Скрытый Погрешность допуска на пределе 300В 680 340 1900 . 28.08.92 Годен -- -- 660 660 -- . 01.11.92 Годен -- -- 630 630 -- . 18.03.93 Брак Скрытый Погрешность допуска на пределе 10В 640 320 1810 . 27.09.93 Годен -- -- 630 630 -- . Оценку правильности ранее назначенного межповерочного интервала производят с доверительной вероятностью 0,80, используя следующее неравенство:

(110) где Pi* - статистическое значение вероятности безотказной работы.

При выполнении этого соотношения межповерочный интервал оставляют до очередной поверки неизменным. Если отмеченное условие не выполняется, то корректируется очередной межповерочный интервал в соответствии с уравнением:

t2=C*t2

где С - коэффициент коррекции;

C= lnPдоп / lnPi=ln(1-Qдоп) / ln(1-Qi). (111)

Зависимость коэффициента коррекции C от полученных статистических значений Pi* при Pдоп = 0,85; 0,90; 0,95; 0,99 приведена в таблице 25.

Таблица 25

С при С при 0,85 0,90 0,95 0,99 0,85 0,90 0,95 0,01 16,20 10,500 5,100 1,000 0,26 0,54 0,348 0,169 0,02 8,10 5,250 2,550 0,500 0,27 0,51 0,333 0,160 0,03 5,40 3,500 1,700 0,330 0,28 0,49 0,320 0,155 0,04 3,95 2,560 1,244 0,244 0,29 0,47 0,307 0,149 0,05 3,18 2,058 1,00 0,196 0,30 0,45 0,294 0,142 0,06 2,60 1,690 0,820 0,161 0,31 0,43 0,283 0,137 0,07 2,24 1,450 0,708 0,138 0,32 0,42 0,272 0,132 0,08 1,95 1,265 0,614 0,120 0,33 0,400 0,262 0,127 0,09 1,72 0,117 0,540 0,106 0,34 0,389 0,252 0,122 0,10 1,54 1,000 0,485 0,096 0,35 0,375 0,243 0,118 0,11 1,39 0,940 0,439 -- 0,36 0,363 0,235 0,114 0,12 1,26 0,820 0,396 -- 0,37 0,350 0,227 0,110 0,13 1,16 0,755 0,367 -- 0,38 0,338 0,219 0,106 0,14 1,07 0,695 0,337 -- 0,39 0,327 0,212 0,103 0,15 1,00 0,648 0,315 -- 0,40 0,317 0,205 0,099 0,16 0,93 0,603 0,293 -- 0,41 0,306 0,198 0,095 0,17 0,87 0,564 0,274 -- 0,42 0,297 0,192 0,093 0,18 0,82 0,530 0,297 -- 0,43 0,289 0,186 0,090 0,19 0,76 0,497 0,241 -- 0,44 0,279 0,181 0,087 0,20 0,72 0,470 0,228 -- 0,45 0,270 0,175 0,085 0,21 0,65 0,444 0,216 -- 0,46 0,262 0,170 0,082 0,22 0,65 0,423 0,205 -- 0,47 0,255 0,165 0,080 0,23 0,62 0,402 0,195 -- 0,48 0,247 0,160 0,077 0,24 0,59 0,363 0,185 -- 0,49 0,240 0,156 0,075 0,25 0,56 0,364 0,177 -- 0,50 0,233 0,151 0,073

Пример 1. Расчет на основе показателя ?. Для однородной группы средств измерений (Ni =100 шт.) необходимо назначить межповерочный интервал t1. Допускаемая вероятность безотказной работы Pдоп = 0,85. установленная при испытаниях интенсивность отказов аналогичных средств измерений

?i=1 / 9 *ГОД-1

Зная, что:

t1=lnPдоп / ?i= -9 *ln 0,85=1,5

Поскольку ? для приведенного расчета имела ориентировочное значение, то t1 было принято равным 1 году.

По истечении установленного срока (t1 = 1 год) все средства измерений "однородной" группы были подвергнуты поверке, при этом из 100 шт. проведенных приборов было забраковано 20 шт., т.е. Ni = 100; ni = 20.

Согласно формуле (109) определяем статистическое значение:

Pi*=(Ni - ni) / Ni=(100-20)/100=0,80

Согласно соотношению (110) определяем необходимость корректировки межповерочного интервала t:

Статистическое значение Pi* = 80 выходит за пределы полученных границ. Следовательно, первый межповерочный интервал (t1 = 1 год) был назначен неверно и по результатам проведенной поверки подлежит коррекции.

По формуле (111) определяем коэффициент коррекции:

C= lnPдоп / lnPi=ln0,85 / ln0,80=0,162/0,223=0,7

Межповерочный интервал с учетом коэффициента коррекции определяем по формуле:

t2=t1*C Взяв за основу полученный результат и проанализировав признаки, по которым производилось формирование группы, принимаем решение назначить t2 = 6 мес.

Пример 2. Расчет на основе показателя T0. С учетом признаков, указанных ранее, сформирована "однородная" группа из следующих средств измерений: ВЗ-20 - 1 шт.; ВЗ-3 - 5 шт.; ВЗ-7 - 6 шт.; ВЗ-4 - 6 шт.

За время эксплуатации средств измерений с 1991 по 1995 гг. проведен сбор статистической информации. Для ВЗ-20 собранные статистические данные представлены в табл.25.

Наработка на отказ для ВЗ-20, ч рассчитана по формуле:

T0=(1100 + 620 + 530 + 610 + 340 + 660 + 630 + 320) / 3 = 1810

Для других средств измерений "однородной" группы получены следующие значения наработки на отказ, ч: 1840, 1870, 1850, 1840, 1865,1830, 190, 1850, 1820, 1860, 1875, 1860, 1850, 1800, 1845, 1870. Наработку на отказ для "однородной" группы, ч,

T0=(1810+1840+1870+1850+1840+1865+1830+1790+1850+

+1820+1860+1875+1860+1855+1800+1845+1870)/19 = 1840

Межповерочный интервал для "однородной" группы, ч,

t1= -1840*ln 0,8 = -1840*(-0,223) = 410

Поверка измерительных приборов.

В зависимости от конструкции, назначения, технических возможностей и экономической целесообразности определяются метрологические характеристики, подлежащие контролю, и способ поверки. В ходе поверки устанавливают состояние и комплектность технической документации, в состав которой входят:

тех. документация по ГОСТ 2.601-78;

свидетельство о последней поверке;

электрическая схема соединений элементов;

перечни и значения метрологических характеристик;

методики измерения и расчета метрологических характеристик;

свидетельство по результатам метрологической аттестации.

После ознакомления с состоянием и комплектностью технической документации с учетом стадий выпуска из производства, эксплуатации, хранения и ремонта, а также вида поверки производят внешний осмотр, опробование и контроль ( определение ) метрологических характеристик.

Поверка в простейшем случае заключается в следующем: в соответствии с требованиями НТД на методы и средства поверки приборов на вход подают образцовые значения измеряемых величин; затем сравнивают результаты измерений на выходе поверяемого прибора с соответствующими поданными на вход прибора значениями образцового сигнала или показаниями образцового прибора, в результате чего определяют значения погрешности.

Определяют метрологические характеристики поверяемого прибора производят с использованием статистических методов обработки значений погрешности измерительных приборов.

Порядок набора статистических данных и методы статистической обработки должны быть приведены в НТД на методы и средства поверки конкретного прибора.

На основании полученных данных анализируют результаты поверки и принимают решение о годности измерительного прибора для дальнейшего применения.

В случае положительных результатов поверки оформляется свидетельство на измерительный прибор, при отрицательных результатах оформляют извещение о непригодности измерительного прибора к эксплуатации.

Пример 3. Поверка измерительного генератора. Перед проведением поверки генератор включается в сеть, выдерживается в течение времени, необходимого для установления рабочего режима и калибруется, в случае необходимости.

Образцовая измерительная аппаратура выбирается в зависимости от пределов допускаемой погрешности поверяемого генератора.

Поверку прибора производят в нормальных климатических условиях:

температура окружающего воздуха,oC 20?5 для приборов повышеной точности

температура окружающего воздуха, oC, 20 ?2 относительная влажность воздуха, %, 30 - 80 атмосферное давление, кПа (мм рт. ст.), 84 - 106 (630 - 795) напряжение питающей сети, В, 220 ? 4,4 (сети с частотой 50, 400 Гц) частота питающей сети, Гц, 50; 400 ?12

1. Граничные частоты, запасы на краях поддиапазонов определяют визуально по отметкам шкалы генераторов и проверкой частоты генераторов в крайних положениях частотной шкалы для всех поддиапазонов в соответствии с методикой ( п.3 ).

Запас по частоте ?1 от граничной частоты в процентах по формуле:

?1 = 100*(fг - fк) / fк

где fг - значение установленной частоты генератора, соответствующее границе поддиапазона, определяемое по отсчетному устройству генератора, Гц; fк - истинное значение частоты при установке шкалы частоты в крайних положениях, Гц.

2. Определяют основную погрешность установки частоты генератора методом прямого измерения частоты электронно-счетным частотомером.

Измерения производят на нескольких частотах диапазона (поддиапазона), указанных в технических условиях на генераторы конкретного типа при установке частоты по шкале со стороны больших и меньших значений. Абсолютная погрешность установки частоты ?f в герцах определяют:

?f=fном - fизм

где fном- номинальное значение установленной частоты генератора, по отсчетному устройству генератора, Гц; fизм - измеренное значение установленной частоты, Гц.

Относительная погрешность установки частоты ?2 в процентах:

?2=100*(fном - fизм) / fизм

За погрешность установки частоты принимают максимальное значение погрешности.

3. Дополнительную погрешность установки частоты генератора, обусловленную изменением влияющих внешних факторов, определяют на частотах, указанных в технических условиях на генераторы конкретного типа.

Если генератор имеет устройство внутренней калибровки частоты, отсчет частоты производится после выполнения калибровки.

Дополнительная температурная погрешность определяется с помощью специальной камеры тепла и холода, для предельных точек рабочего диапазона температур. За дополнительную температурную погрешность принимают максимальное из полученных значений.

Дополнительную температурную погрешность ?f на каждые 10 С? вычисляют по формуле:

?f1=10*( f0 - f1 ) / ?(t - t0)

где f1 - истинное значение частоты, измеренное при максимальной или минимальной температуре t, Гц; f0 - истинное значение частоты, измеренное при нормальной темперетуре t0 , Гц.

4. Дополнительную погрешность установки частоты генератора, обусловленную изменением напряжения питания, определяют на частотах, указанных в технических условиях на генераторы конкретного типа, измерением частоты при номинальном, повышенном и пониженном напряжениях питания.

Время выдержки после каждого изменения напряжения питания должно указываться в технических условиях на генераторы конкретного типа.

Дополнительные погрешности ?f ' и ?f " в герцах вычисляют по формулам:

?f '=f '0 - fпов

?f "=f '0 - fпон

где f '0 - истинное значение частоты при номинальном напряжении питания, Гц; fпов - истинное значение частоты при повышенном напряжении питания, Гц; fпон - истинное значение частоты при пониженном напряжении питания, Гц.

За дополнительную погрешность принимают максимальное из полученных значений.

5. Нестабильность частоты генераторов определяют на частотах, указанных в техническом описании на прибор, измерением частоты одним из методов, изложенных в п.3.

Измерения производят после времени установления рабочего режима генератора через каждые 1-3 мин. в течение любых 3 ч. работы.

Нестабильность частоты вычисляют как разность между наибольшим и наименьшим значениями частоты, измеренными в течение 3 часов.

Задания для домашней подготовки

1. Ознакомтесь с содержанием разд. 6.4.1.

2. Изучите методики выполнения поверочных работ.

3. Ознакомьтесь с правилами оформления и содержанием поверочных схем.

4. Рассмотрите способы оценки параметров надежности средств измерения и примеры определения межповерочных интервалов.

5. Ознакомьтесь с предложенным вариантом задания по данной работе, выберите из рассмотренных в разд. 6.4.1. методов поверки наиболее приемлемый для выполнения полученного заданияи подготовте обоснование выбора.

Порядок выполнения лабораторной работы

1. Получить у преподавателя вариант задания, в котором определены: рабочее средство измерения, поверяемый параметр или характеристика, требования к точности поверки и перечень "образцовых" средств измерения.

2. Ознакомиться с приборами определенными вариантом задания для использования в эксперименте. Ознакомление следует начать с изучения технических описаний и инструкций по эксплуатации приборов используемых при выполнении лабораторной работы. Особое внимание должно быть обращено на разделы, содержащие сведения о параметрах приборов, о структуре и принципе действия, о порядке подготовки каждого прибора к работе и работе с ним.

3. Разработать и представить преподавателю для проверки вариант методики выполнения поверки.

4. После получения допуска к работе, подготовить рабочее место для проведения измерений. Пользуясь техническим описанием, выполнить операции по подготовке приборов к работе.

5. Убедиться в том, что режимы работы поверяемого и "образцовых" приборов выбраны правильно и приступить к поверке.

На заданном участке шкалы поверяемого прибора, имеющем M делений: установить указатель на первое деление и зафиксировать в протоколе результат наблюдения: - значения параметра, полученного с помощью "образцового " прибора;

последовательно произвести установки указателя на каждое деление в отведенном диапазоне, определив значения: , где i=1,...,М

перемещая указатель по шкале в противоположном направлении, начиная с последнего деления участка шкалы, вновь зафиксировать для каждого деления значение параметра:

, где i=M,...,1;

последовательно повторить три раза перечисленные процедуры, сформировав два массива значений: и , где символы ? и ? указывают направление движения по шкале поверяемого прибора, j = 1,2,3.

6. Выполнить предварительную обработку результатов наблюдений, используя расчетную формулу (40), определить выборочные средние:

абсолютные погрешности установки i-х номинальных значений делений шкалы

Xном i

среднее значение гистерезиса для поверяемого участка шкалы

далее используя выражения (41), (42) и табл.3, найти несмещенную оценку среднего квадратического отклонения:

7. Выполнить необходимые расчеты, составить таблицу поправок и подготовить отчет по лабораторной работе.

Содержание отчета

1. Задание на лабораторную работу с указанием типа поверяемого устройства, параметров, диапазона и внешних воздействий.

2. Структурная схема соединения поверяемого прибора, "образцовых" и вспомогательных средств измерения, используемых при поверке.

3. Виды и типы, инвентарные номера, основные параметры и характеристики используемых в работе средств измерения.

4. Протокол наблюдений, заверенный преподавателем.

5. Данные, полученные при обработке результатов наблюдений. Значения основных и дополнительных погрешностей поверяемого прибора.

6. Таблица и график поправок к поверяемому участку шкалы прибора. Результаты анализа экспериментальных данных: степень соответствия результатов нормативным требованиям, содержащимся в техническом описании на поверяемый прибор (заключение о годности); предложения по снижению влияния внешних воздействий и уменьшению погрешностей.

Задание для самопроверки

1. Дайте определение понятиям "поверка" и "аттестация" средства измерения. В чем основное различие этих понятий?

2. Приведите классификацию видов поверки?

3. Дайте определение понятий "эталон", "образцовое средство измерения", "рабочее средство измерения", "поверочная схема"?

4. Поясните содержание операций, определяемых терминами "сличение", "калибровка", "градуировка" и "юстировка"?

5. Какие методы поверки Вам известны? Сформулируйте необходимое и достаточное условия реализации названных методов, их достоинства и недостатки?

6. Как соотносятся погрешности поверяемых и образцовых средств измерения, чем поверяется эталон?

7. От чего зависят и как определяются межповерочные интервалы для средств измерения?

8. Приведите примеры, когда периодическая поверка средств измерения не производится?

9. Дайте определение понятия "однородная" группа средств измерения?

10. Назовите показатели надёжности средств измерения.

11. Объясните смысл выражения метрологическая исправность средств измерения?

12. Что такое метрологический отказ средства измерения?

13. Поясните, какие условия поверки называются нормальными?

14. Назовите основные требования к помещениям, в которых должны проводиться поверочные работы.

15. Что такое сертификация продукции?

16. Предусмотренна ли действующими нормативными документами поверка средств измерения, применяемых для учебных целей?

17. Когда производится внеочередная поверка?

2

Показать полностью… https://vk.com/doc111266241_443487450
235 Кб, 20 марта 2017 в 21:14 - Россия, Москва, СИЮ, 2017 г., doc
Рекомендуемые документы в приложении