Классификация и метрологические характеристики средств измерений

Тип работы: Материал
Бесплатно: Антиплагиат
Объем: 25 страниц
В избранное:

Содержание
Введение ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .2
1 Основная часть
1.1 Эталоны единиц величин ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..3
1.2 Классификация эталонов ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..3
1.3 Средства измерений ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 11
1.4 Классификация и метрологические характеристики средств
измерений ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 12
1.5 Единообразие средств измерений ... ... ... ... ... ... ... ... ...18
Заключение ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 22
Дополнительные сведения ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .23
Введение
Под метрологическим обеспечением понимается установление и применение
научных и организационных основ, технических средств, правил и норм,
необходимых для достижения единства и требуемой точности измерений.
Метрологическое обеспечение базируется на четырёх основах: научной,
организационной, технической и нормативной.
Технической основой метрологического обеспечения являются:
• система государственных эталонов единиц физических величин,
обеспечивающих воспроизведение единиц с наивысшей точностью,
применяемые метрологическими службами Республики Казахстан;
• система передачи размеров единиц физических величин от эталонов
всем средствам измерений;
• система разработки, постановки на производство и выпуска в
обращение рабочих средств измерений;
• система государственных испытаний средств измерений;
• система государственной и ведомственной поверки средств измерений,
применяемых на территории Республики Казахстан;
• система стандартных справочных данных о физических константах и
свойствах веществ и материалов.
Средство измерений предназначено для измерений, имеет нормированные
метрологические характеристики, воспроизводит и (или) хранит единицу
величины, размер которой принимается неизменным (в пределах установленной
погрешности) в течение известного интервала времени.
Эталон единицы величины – средство измерений, предназначенное для
воспроизведения и (или) хранения единицы величины (кратных либо дольных
значений единицы величины) с целью передачи её размера другим средствам
измерений данной величины, утверждённое в порядке, установленном
уполномоченным органом по стандартизации. Метрологии и сертификации.

Эталоны единиц величин
Для обеспечения единства измерений необходимо точное воспроизведение,
хранение установленных единиц величин и передача их размера средствам
измерений, находящихся в применении в различных отраслях народного
хозяйства.
Размер единиц воспроизводится, хранится и передаётся с помощью
эталонов.
Эталон – это высокоточная мера, предназначенная для воспроизведения и
хранения единицы величины с целью передачи её размера другим средствам
измерений. От эталона единица величины передаётся разрядным эталонам, а от
них – рабочим средствам измерений.

Классификация эталонов

❖ По характеру эксплуатации
➢ Исходные эталоны
➢ Подчинённые эталоны

❖ По точности
➢ Первичные эталоны (ГПЭ)
➢ Вторичные эталоны (ГВЭ)
➢ Рабочие эталоны
➢ 0-го разряда
➢ 1-го разряда
➢ 2-го разряда
➢ Рабочие СИ

❖ По принадлежности
➢ Государственные эталоны
➢ Эталоны метрологических служб

По международной и национальной принадлежности эталоны подразделяют на
международные, межгосударственные и национальные эталоны.
Международный эталон – эталон, принятый по международному соглашению в
качестве международной основы сличения с ним по размеру единиц национальных
эталонов.
Международные эталоны хранит и поддерживает Международное бюро мер и
весов (МБМВ).
Важнейшая задача деятельности МБМВ состоит в систематических международных
сличениях национальных эталонов крупнейших метрологических лабораторий
разных стран с международными эталонами, а также и между собой, что
необходимо для обеспечения достоверности, точности и единства измерений как
одного из условий международных экономических связей. Сличению подлежат как
эталоны основных величин системы СИ, так и производных. Установлены
определённые периоды сличения. Например, эталоны метра и килограмма сличают
каждые 25 лет, а электрические и световые эталоны – один раз в 3 года.
Известно, самыми первыми официально утверждёнными эталонами стали
прототипы метра и килограмма, изготовленные во Франции, которые в 1799 г.
были переданы на хранение в Национальный архив Франции, поэтому их стали
называть метр Архива и килограмм Архива.
С 1872 г. килограмм стал определяться как равный массе килограмма
Архива. Каждый эталон основной или производной единицы Международной
системы СИ имеет свою интересную историю и связан с тонкими научными
исследованиями и экспериментами.
Например, принятый в 1791 г. Национальным собранием Франции эталон
метра, равный одной десятимиллионной части четверти дуги парижского
меридиана, в 1837 г. пришлось пересмотреть. Французские учёные установили,
что в четверти меридиана содержится не менее 10 млн., а 10 млн. 856 метров.
К тому же известно, что происходят, хотя и незначительные, но всё же
постоянные изменения формы и размера Земли. В связи с этим учёные
Петербургской АН в 1872 г. предложили создать международную комиссию по
решению вопроса о целесообразности внесения изменений в эталон метра.
Комиссия решила не создавать новый эталон, а принять в качестве исходной
единицы длины метр Архива, хранящийся во Франции. В 1875 г. была принята
Международная метрическая конвенция, которую подписала и Россия. Этот год
метрологии считают вторым рождением метра как основной международной
единицы длины.
Уже в XX в. (1967) были опубликованы исследования более точного
измерения парижского меридиана, которые показали, что четверть меридиана
равна 10 млн. 1954,4 метра. Таким образам, метр Архива всего на 0,2 мм
короче меридионального метра.
В 1889 г. был изготовлен 31 экземпляр эталона метра из платино-
иридиевого сплава. Оказалось. Что эталон № 6 при температуре 0°C точно
соответствует длине метра Архива. Именно этот экземпляр эталона по
решению I Генеральной конференции по мерам и весам был утверждён как
международный эталон метра и хранится в г. Севре (Франция). Остальные 30
эталонов были переданы разным государствам. Россия получила № 28 и № 11,
причём в качестве государственного был принят эталон № 28. -7
Погрешность платино-иридиевых эталонов метра, равная +1,1∙10 м уже в
начале XX в. оценивалась как неудовлетворительная, и в 1960 г. XI
генеральная конференция по мерам и весам выработал другое определение метра
– в длинах световых волн, что основано на постоянстве длины волны
спектральных линий излучения атомов. Это основа криптонового эталона метра.
Погрешность криптонового эталона намного меньше, чем платино-иридиевого, и
равна 5∙10ˉ’.

Однако и эта точность оказалась недостаточной, а новейшие достижения
науки позволили в 1983 г. на XVII Генеральной конференции мер и весов
принять новое определение метра как длины пути, проходимого светом за
1299792458 доли секунды в условиях вакуума. Следует отметить, что на этой
же Конференции было объявлено точно определяемое современной наукой
значение скорости света.
Не менее интересна история эталона единицы массы. Килограмм Архива,
принятый за эталон массы в 1872 г., представляет собой платиновую
цилиндрическую гирю, высота и диаметр которой равны по 39 мм. Прототипы
(вторичные эталоны) для практического применения были сделаны из платино-
иридиевого сплава. За международный прототип килограмма была принята
платино-иридиевая гиря, по точности в наибольшей степени соответствует
массе килограмма Архива.
По решению I Генеральной конференции по мерам и весам России из 42
экземпляров прототипов килограмма были переданы № 12 и № 26, причём № 12
утверждён в качестве государственного эталона массы. Прототип № 26
использовался как вторичный эталон.
Межгосударственный эталон - межгосударственный эталон СНГ, утверждённый
в установленном порядке, обеспечивающий воспроизведение и хранение единицы
физической величины с точностью, удовлетворяющей потребностям стран СНГ,
предназначенный и применяемый для передачи размеров единицы эталонам
заинтересованных стран Содружества.
Межгосударственные эталоны воспроизводят единицы СИ. В необходимых
случаях межгосударственные эталоны воспроизводят единицы величин, не
входящие в СИ, но допускаемые к применению по международным Соглашениям.
Межгосударственные эталоны создают с целью обеспечения единства
измерений как при осуществлении межгосударственных связей в процессе
экономического и научно-технического сотрудничества, так и при
метрологическом обеспечении народного хозяйства государств-участников
Соглашения.
Межгосударственные эталоны возглавляют соответствующие
межгосударственные поверочные схемы.
Утверждает межгосударственные эталоны Межгосударственный Совет по
стандартизации, метрологии и сертификации по представлению НТК Метр.
Межгосударственные эталоны единиц величин хранятся в России. Основу
эталонной базы России составляют государственные первичные эталоны основных
единиц физических величин: метр, килограмм. Секунда, ампер, кельвин и
кандела.
Межгосударственный первичный эталон единицы длины метр создан и
хранится во Всероссийском научно-исследовательском институте метрологии
(ВНИИМ) им. Д.И. Менделеева, г. Санкт-Петербург.
Межгосударственный эталон единицы массы килограмм – это копия № 12
международного прототипа килограмма, изготовленная из платино-иридиевого
сплава. В состав эталона входят прецизионные эталонные весы, позволяющие
осуществлять сличения с погрешностью не более 2∙10ˉ’. Эталон единицы массы
также находится в НИИМ им. Д.И. Менделеева.
Межгосударственный эталон единицы времени находится во Всероссийском
научно-исследовательском институте физико-технических и радиотехнических
измерений (ВНИИФТРИ, Московская область). Погрешность воспроизведения
единицы времени 5∙10ˉ¹¹.
Межгосударственный эталон единицы силы тока ампер воспроизводит единицу
в комплексе с межгосударственным первичным эталоном единицы постоянного
электрического напряжения вольта и межгосударственным первичным эталоном
единицы электрического сопротивления ома, основанных на использовании
квантовых эффектов Джозефсона и Холла. Погрешность воспроизведения ампера
варьирует от 5∙10ˉ² до 2∙10ˉ¹ в зависимости от диапазона измерений. Эти
эталоны хранятся во ВНИИМ им. Д.И. Менделеева, представляют собой единую
группу эталонов, связанных законом Ома и базирующихся на квантовых эффектах
и фундаментальных физических константах.
Для поддержания инерциальной системы из общей совокупности эталонов
основных единиц абсолютно необходимы эталоны секунды и герца, килограмма и
кельвина, т.е. эталоны тех основных единиц, в определениях которых не
упоминаются другие основные или производные единицы физических величин.
Но это не означает, что все остальные эталоны автоматически становятся
эталонами второго сорта. Наоборот, роль некоторых эталонов сильно
возросла. Например, средство измерений можно поддерживать без эталона
ампера, но нельзя без эталонов вольта и ома.
Национальный эталон – эталон, признанный официальным решением в
качестве исходного для государства.
Национальная система обеспечения единства измеренийв любой промышленно
развитой стране основывается на принятой в законодательном порядке
национальной системе единиц измерений и государственных (национальных)
эталонах.
Государственные эталоны являются национальным достоянием, определяют
уровень научного, технического и культурного развития страны.
Эталоны по подчинённости подразделяют на первичные (исходные),
вторичные и рабочие эталоны.
Основаниями для создания исходных эталонов являются:
✓ Широкое распространение эталонов различных разрядов;
✓ Техническая возможность создания (приобретения) эталонов и
передачи размера единицы, воспроизводимой им, с необходимой
точностью.

Первичные эталоны воспроизводят и (или) хранят единицы и передают их
размеры с наивысшей точностью, достигнутой в данной области измерений.
Первичные эталоны в зависимости от условий воспроизведения единицы
могут подразделяться на специальные первичные эталоны.
Специальные эталоны воспроизводят единицы в условиях, в которых прямая
передача размера единицы от первичного эталона с требуемой точностью
технически не осуществима (высокие и сверхвысокие частоты, малые и большие
энергии, давления и температуры, особые состояния веществ и т.д.).
Первичные и специальные эталоны являются исходными для страны и их
утверждают в качестве государственных эталонов.
Основаниями для создания вторичных эталонов являются:
✓ Целесообразность предохранения исходного эталона от
преждевременного износа;
✓ Наиболее рациональная организация поверочных работ;
✓ Обеспечение сличения эталонов;
✓ Контроль за неизменностью размера единицы, воспроизводимой
исходным эталоном.
К вторичным эталонам относят эталоны сравнения и эталоны-копии.
Эталоны сравнения предназначены для взаимного сличения эталонов,
которые по тем или иным причинам нельзя непосредственно сличать друг с
другом.
Эталоны-копии предназначены для передачи размера единицы рабочим
эталонам.
Рабочие эталоны подразделяются на разряды и предназначены для передачи
размера единицы подчинённым, ниже расположенным по поверочной схеме
эталонам для поверки рабочих средств.
В состав государственных эталонов включаются средства измерений, при
помощи которых:
o Воспроизводят и (или) хранят единицу;
o Контролируют условия измерений и неизменность воспроизводимого и
хранимого размера единицы;
o Осуществляют передачу размера единицы.

Допускается включать в состав эталонов другие специально для него
созданные технические средства (например, устройства для автоматической
регистрации и обработки показаний).
Передачу размеров единиц от эталонов следует производить в соответствии
с поверочными схемами.
Передача размера единиц – это приведение размера единицы физической
величины, хранимой поверяемым средством измерения, к размеру единицы,
воспроизводимой или хранимой эталоном, осуществляемое при их поверке или
калибровке.
Соподчинение государственного эталона, вторичных эталонов и рабочих
средств измерений определено государственной поверочной схемой.

Государственный эталон величины
Рабочий эталон 1-го разряда
Рабочий эталон 2-го разряда
Рабочий эталон 3-го разряда

Рабочие средства измерений

Объекты измерений

Поверочные схемы в зависимости от области распространения
подразделяются на следующие виды:
▪ Межгосударственные поверочные схемы;
▪ Государственные поверочные схемы;
▪ Локальные поверочные схемы.
Межгосударственные поверочные схемы применяются государствами-
участниками Соглашения О проведении согласованной политики в области
стандартизации, метрологии и сертификации в деятельности, связанной с
обеспечением единства измерений, непосредственно или путём разработки
нормативного документа страны, не противоречащего документу на
межгосударственные поверочные схемы.
Государственная поверочная схема распространяется на все средства
измерений данной величины, применяемые в Республике Казахстан.
Локальная поверочная схема распространяется на средства измерений,
подлежащие поверке метрологическими службами юридических лиц,
аккредитованные уполномоченным органом по стандартизации, метрологии и
сертификации.
Локальные поверочные схемы не должны противоречить государственной или
межгосударственной поверочной схеме и разрабатываются метрологическими
службами, проводящими поверку.
Поверочная схема для средств измерений – это нормативный документ,
устанавливающий соподчинение средств измерений, участвующих в передаче
размера единицы от эталона рабочим средствам измерений (с указанием методов
и погрешности при передаче), утверждённый в установленном порядке.
Требования к эталонам изложены в СТ РК на поверочные схемы по видам
измерений.

Поверочная схема должна включать не менее двух ступеней передачи
размера единицы.
Чертёж поверочной схемы должен состоять из полей, разделяемых
штриховыми линиями, и иметь названия:
▪ Государственный эталон;
▪ Рабочие эталоны 1-го разряда;
▪ Рабочие средства измерений.
На чертеже поверочной схемы должны быть указаны:
▪ Наименование средств измерений и методов поверки;
▪ Номинальные значения или диапазоны значений величин;
▪ Допускаемые значения погрешностей средств измерений;
▪ Допускаемые значения методов поверки.
В поверочных схемах указывают:
✓ Для эталонов – нижние границы допускаемых значений характеристик
их погрешностей (менее точные эталоны применять нельзя);
✓ Для рабочих средств измерений – верхние границы допускаемых
значений характеристик их погрешностей (более точные средства
измерений поверить с требуемой достоверностью невозможно).

Для первичных эталонов указывают:
▪ Границу Θ (Θο) неисключённой систематической погрешности
эталона;
▪ Среднее квадратическое отклонение результата измерений S (Sο)
при воспроизведении единицы с указанием числа независимых
измерений n;
▪ Нестабильность эталона ν (νο) за определённый промежуток времени
t. Символ без индекса выражает абсолютную погрешность, с индексом
ο - характеристику относительной погрешности.

Для вторичных эталонов указываются характеристики их суммарной
погрешности: предел допускаемых значений среднего квадратического
отклонения результата измерений S∑ (S∑ο) при сличении вторичного эталона с
первичным с указанием числа независимых измерений n либо предел допускаемых
значений доверительных границ погрешности результата измерений δ∑ (δ∑ο) при
P = 0,99.

Характеристики погрешностей рабочих эталонов и рабочих средств
измерений выражают в зависимости от способа передачи размера величины при
их поверке:
▪ При поверке, заключающейся в определении пригодности средств
измерений к применению с забракованием тех средств измерений,
погрешность которых превышает предел допускаемой погрешности,
установленный для средств измерений данного типа, в поверочной
схеме указывают предел допускаемой погрешности средств измерений ∆
(∆ο);
▪ При поверке, заключающейся в установлении действительных
значений или градуировке средств измерений, в поверочной схеме
указывают предел допускаемых значений доверительных границ
погрешности средств измерений δ (δο) при соответствующей
доверительной вероятности и т.д.

В качестве характеристик погрешности эталонов и рабочих средств
измерений в поверочных схемах рекомендуется указывать характеристики их
основной погрешности. В обоснованных случаях допускается указывать
характеристики других составляющих погрешности или характеристики суммарной
погрешности (суммы основной и дополнительной погрешностей).

В поверочных схемах указываются следующие методы поверки:
1) Прямые измерения (при поверке измерительного прибора по мере или
меры по измерительному прибору);
2) Непосредственное сличение либо сличение при помощи меры (поверка
измерительного прибора по измерительному прибору);
3) Сличение при помощи компаратора (поверка меры по мере);
4) Косвенные измерения (поверка средств измерений с помощью эталонов,
градуированных в единицах других величин, функционально связанных
с измеряемой величиной).
Характеристики погрешностей методов поверки выражают аналогично
характеристикам эталонов, по которым проводится поверка.
Доверительные вероятности, соответствующие доверительным границам
погрешностей метода поверки и средств измерений, поверяемого этим методом,
должны быть одинаковыми.
Допускается не указывать характеристику погрешности метода поверки,
если она по абсолютному значению составляет не более 15% от характеристики
погрешности эталона, применяемого при поверке.
В течение всего срока службы эталонов необходимо исследовать их
свойства с целью обеспечения неизменности размеров воспроизводимых и (или)
хранимых ими единиц и повышения точности эталонов.
Государственные эталоны подлежат международным или межгосударственным
сличениям.
Для наблюдения за правильным хранением. Сличением и исследованием
эталонов, а также выполнением других требований назначают учёных хранителей
эталонов.
Функции учёных хранителей эталонов устанавливают положением об учёном
хранителе эталонов.

Средства измерений
Средства измерительной техники - это обобщающее понятие, включающее
технические средства, специально предназначенные для измерений.
К средствам измерительной техники относятся средства измерений и их
совокупности (измерительные системы, измерительные установки),
измерительные принадлежности, измерительные устройства.
Средство измерений – техническое средство, предназначенное для
измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики,
воспроизводящее и (или) хранящее единицу величины, размер которой
принимается неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение
известного интервала времени.
Средство измерений, во-первых, должно иметь нормированные
метрологические характеристики – совокупность метрологических характеристик
данного типа средств измерений, устанавливаемую нормативными документами на
средство измерений.
Во-вторых, согласно определению, средство измерений умеет хранить или
воспроизводить единицу величины. В-третьих, хранимая единица величины не
изменяет размер.
Эти факторы и обусловливают возможность выполнения измерений, т.е.
делают техническое средство средством измерений.
Метрологическая характеристика средства измерений – это характеристика
одного из свойств средства измерений, влияющая на результат измерений и на
его погрешность.
Нормируемые метрологические характеристики средств измерений – это
метрологические характеристики, устанавливаемые нормативными документами.
Метрологические характеристики, определяемые экспериментально,
называются действительными метрологическими характеристиками средств
измерений.
Обычно метрологические характеристики средств измерений нормируются для
нормальных и рабочих условий применения средств измерений.
Нормальные условия измерений – это условия измерений, характеризуемые
совокупностью значений или областей значений влияющих величин, при которых
изменением результатов измерений (погрешностью измерений) можно пренебречь
из-за его малости.
Область значений влияющей величины – это область значений, в которой
нормируют дополнительную погрешность или изменение показаний средства
измерений.
Рабочие условия - это условия измерений, при которых значения влияющих
величин находятся в пределах рабочих областей.

Предельные условия измерений характеризуются экстремальными значениями
измеряемой величины и экстремальными значениями влияющих величин, которые
средство измерений может выдержать без разрушений и ухудшения
метрологических характеристик. В предельных условиях средство измерений
длительно находиться не может.
Классификация и метрологические характеристики средств измерений

Средства измерений подразделяются на стандартизированные и
нестандартизированные средства измерений.
Стандартизированные средства измерений – это средства измерений,
изготовленные и применяемые в соответствии с требованиями стандартов.
Нестандартизированные средства измерений – это средства измерений,
стандартизация требований к которым признаётся нецелесообразной.

По принципу действия средства измерений делятся на:
▪ Механические;
▪ Физико-химические;
▪ Электрические;
▪ Оптические.
По видам средства измерений подразделяются на:
▪ Меры;
▪ Измерительные приборы;
▪ Измерительные установки;
▪ Измерительные машины;
▪ Измерительные системы;
▪ Измерительные преобразователи;
▪ Стандартные образцы.

Мера – это средство измерений, предназначенное для воспроизведения и
(или) хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров,
значения которых выражены в установленных единицах и известны с
необходимой точностью.
Меры подразделяются на однозначные меры, воспроизводящие физическую
величину одного размера, и многозначные, воспризводящие физическую величину
разных размеров.
Набор мер – комплект мер разного размера одной и той же физической
величины, которые применяются как в отдельности, так и в различных
сочетаниях.
Магазин мер – набор мер, конструктивно объединённых в единое
устройство, имеющее приспособления для их соединения в различных
комбинациях.
Измерительным прибором является средство измерений, предназначенное для
получения значений измеряемой физической величины в определённом диапазоне.
Измерительные приборы по степени индикации значений подразделяются на
показывающие и регистрирующие, по действию – на интегрирующие и
суммирующие.
Кроме того, измерительные приборы подразделяются на приборы прямого
действия, приборы сравнения, аналоговые, цифровые, самопишущие и
печатающие.

Измерительная установка представляет собой совокупность функционально
объединённых в одном месте мер, измерительных приборов, ... продолжение

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.