Что такое поверочная схема метрология

1.7. Поверочные схемы.

Правильная передача размера единиц физических величин во всех звеньях метрологической цепи осуществляется посредством поверочных схем.

Поверочная схема − это нормативный документ, который устанавливает соподчинение средств измерений, участвующих в передаче размера единицы от эталона к рабочим СИ с указанием методов и погрешности, и утвержденный в установленном порядке. Основные положения о поверочных схемах приведены в ГОСТ 8.061-80 “ГСИ. Поверочные схемы. Содержание и построение” и в рекомендациях МИ 83-76 “Методика определения параметров поверочных схем”.

В соответствии с РМГ 29–99 поверочные схемы делятся на государственные и локальные.

Государственная поверочная схема распространяется на все средства измерения данной физической величины, имеющиеся в стране. Она разрабатывается в виде государственного стандарта, состоящего из чертежа поверочной схемы и текстовой части, поясняющей чертеж.

Локальная поверочная схема распространяется на все средства измерения данной физической величины, применяемые в регионе, отрасли, ведомстве или на отдельном предприятии (в организации).подлежащие поверке в отдельном органе метрологической службы.

Локальная поверочная схема не должны противоречить государственной поверочной схеме и могут быть составлены при отсутствии государственной поверочной схемы.

Поверочная схема может устанавливать передачу размера одной или нескольких взаимосвязанных физических величин. Для нескольких величин, а также величин, существенно отличающейся по диапазонам измерений, поверочную схему допускается разделять на части. На чертежах поверочной схеме должны быть указаны:

• наименование средств измерения и методов поверки;
• номинальные значения физических величин или их диапазоны;
• допускаемые значения погрешности средств измерения;
• допускаемые значения погрешностей методов поверки.

2. Основные понятия теории погрешностей.

2.1. Основные определения

Понятие “погрешность” связано с понятиями истинного и действительного значения ФВ и значения измеренной ФВ. Погрешность результата измерения – отклонение результата измерения от истинного (действительного) значения измеряемой величины. Она указывает на границы неопределенности значения измеряемой величины. На практике используют действительное значение x_Д и погрешность измерения ∆ x_изм. тогда ∆ x_изм = x_изм – x_Д, где x_изм – измеренное значение величины. По способу выражения погрешность измерения подразделяется на абсолютную и относительную Абсолютная погрешность измерения— разность между значением величины, полученным при измерении, и ее истинным значением, выражаемая в единицах измеряемой величины. Относительная погрешность измерения— отношение абсолютной погрешности измерения к истинному или действительному зна­чению измеряемой величины. Она выражается в процентах или долях. Чаще относительную погрешность находят по формуле: % . По характеру проявления погрешности делятся на:

• случайные;
• систематические;
• грубые (промахи).

Кроме погрешности измерения, качество измерений характеризуется также сходимостью, воспроизводимостью и точностью. Сходимость результатов характеризует близость друг к другу результатов измерений одной и той же величины, выполняемых повторно одними и теми же методами и средствами измерений в одних и тех же условиях. В сходимости проявляется влияние случайной погрешности на результат измерений. Воспроизводимость результатов измерений указывает на близость друг к другу результатов измерений одной и той же величины, полученных в разных местах, разными методами, разными операторами, но приведенных к одним и тем же условиям (температуры, давления и т.д.). Точность результата измерений – одна из характеристик качества измерений, отражающая близость к нулю погрешности результата измерений (чем меньше, ∆x_изм тем больше точность). В соответствии с рекомендациями РМГ 29 – 99 для представления результатов измерений используют среднюю квадратическую погрешность (СКП)результатов единичных измерений в ряду измерений – статистическую оценку S рассеяния единичных результатов измерений в ряду равноточных измерений одной и той же физической величины около среднего их значения: S =, где – результатi–го единичного измерения, =х_i – среднее арифметическое значение измеряемой величины из n единичных результатов. Среднюю квадратическую погрешность результата измерений среднего арифметического – статистическая оценка Sслучайной погрешности среднего арифметического значения результата измерений одной и той же физической величины в данном ряду измерений: S==; На практике широко распространен термин среднее квадратическое отклонение (СКО). Формулы для определения S и Sсовпадают с формулами для СКО и разница терминологическая. Если введены поправки на действие систематических погрешностей, то отклонения∆x_изм представляют собой случайные погрешности. При обработке ряда результатов измерений, свободных от систематических погрешностей, СКП и СКО являются одинаковой оценкой рассеяния результатов единичных измерений.

Государственные и отраслевые поверочные схемы

В основе обеспечения единообразия средств измерений лежит система передачи размера единицы измеряемой величины. Технической формой надзора за единообразием средств измерений является государственная (ведомственная) поверка средств измерений, устанавливающая их метрологическую исправность.

Достоверная передача размера единиц во всех звеньях метрологической цепи от эталонов или от исходного образцового средства измерений к рабочим средствам измерений производится в определенном порядке, приведенном в поверочных схемах.

Соподчинение государственного эталона, вторичных эталонов и рабочих средств измерений определено государственной поверочной схемой:

Государственный эталон величины

Рабочий эталон первого разряда

Рабочий эталон второго разряда

Рабочий эталон третьего разряда

Рабочие средства измерений

Поверочная схема устанавливает передачу размера единиц одной или нескольких взаимосвязанных величин. Она должна включать не менее двух ступеней передачи размера. Поверочную схему для СИ одной и той же величины, существенно отличающихся по диапазо­нам измерений, условиям применения и методам поверки, а также для СИ нескольких ФВ допускается подразделять на части. На черте­жах поверочной схемы должны быть указаны:

• наименования СИ и методов поверки;

• номинальные значения ФВ или их диапазоны;

• допускаемые значения погрешностей СИ;

• допускаемые значения погрешностей методов поверки.

Поверочная схема – это утвержденный в установленном порядке документ, регламентирующий средства, методы и точность передачи размера единицы физической величины от государственного эталона или исходного образцового средства измерений рабочим средствам.

Различают государственные, ведомственные и локальные поверочные схемы органов государственной или ведомственных метрологических служб.

Государственная поверочная схема распространяется на все СИ данной ФВ, применяемые в стране. Она разрабатывается в виде государственного стандарта, состоящего из чертежа поверочной схемы и текстовой части, содержащей пояснения к чертежу.

Ведомственная поверочная схема разрабатывается органом ведомственной метрологической службы, согласовывается с главным центром эталонов – разработчиком государственной поверочной схемы средств измерений данной ФВ и распространяется только на СИ, подлежащие внутриведомственной поверке.

Локальные поверочные схемы распространяются на РСИ, подлежащие поверке в данном метрологическом подразделении на предприятии, имеющем право поверки средств измерений и оформляются в виде стандарта предприятия. Ведомственные и локальные поверочные схемы не должны противоречить государственным и должны учитывать их требования применительно к специфике конкретного министерства или предприятия.

Все средства измерений, предназначенные для серийного производства, ввоза из-за границы, подвергаются со стороны органов Государственной метрологической службы обязательным государственным испытаниям, под которыми понимается экспертиза технической документации на средства измерений и их экспериментальные исследования для определения степени соответствия установленным нормам. Установлены два вида государственных испытаний:

• приемочные испытания опытных образцов средств измерений новых типов, намеченных к серийному производству или импорту в РФ (государственные приемочные испытания);

• контрольные испытания образцов из установочной серии и серийно выпускаемых средств измерений (государственные контрольные испытания).

Государственные приемочные испытания проводятся метрологическими органами Госстандарта или специальными государственными комиссиями, состоящими из представителей метрологических институтов, организаций-разработчиков, изготовителей и заказчиков.

После утверждения тип средств измерения вносится в Государственный реестр средств измерений.

Государственные контрольные испытания проводятся территориальными организациями Госстандарта. Их цель – проверка соответствия выпускаемых из производства или ввозимых из-за границы средств измерений требованиям стандартов и технических условий.

Контрольные испытания средств измерений серийного производства проводятся: при выпуске установочной серии, при наличии сведений об ухудшении качества средств измерений, выпускаемых предприятием-изготовителем; при внесении изменений в конструкцию и технологию изготовления средств измерений, влияющих на их нормируемые метрологические характеристики, а также в порядке государственного надзора за качеством выпускаемых средств измерений в сроки, устанавливаемые Госстандартом.

Контрольные испытания проводятся периодически в течение всего времени производства (или импорта) средств измерений данного типа на испытательной базе предприятия-изготовителя. По окончании испытаний составляется акт о контрольных испытаниях, содержащий результаты испытаний, замечания, предложения и выводы. На основании акта контрольных испытаний организация, проводившая их, принимает решение о разрешении продолжения выпуска в обращение данных средств измерений, или об устранении недостатков, обнаруженных при контрольных испытаниях, или о запрещении их выпуска в обращение.

7.3 Поверка средств измерений. Поверочные схемы и схемы поверки

Поверка средств измерений – установление пригодности средств измерений к применению на основании экспериментально определяемых метрологических характеристик и контроля их соответствия установленным требованиям.

Основной метрологической характеристикой средства измерений, определяемой при поверке, является его погрешность. Как правило, она находится на основании сравнения поверяемого средства измерений с образцовым средством измерений или эталоном, т.е. с более точным средством, предназначенным для проведения поверки. Часто при поверке производится градуировка поверяемого средства по образцовому. Этим самым осуществляется передача размера единицы «сверху – вниз» — от эталона через образцовое средство измерения рабочему средству измерений.

Различают следующие виды поверки средств измерений:

• государственную поверку– поверка, осуществляемая государственной метрологической службой. Государственной поверке подлежат средства измерений, применяемых в качестве исходных образцовых средств измерений, а также рабочие средства измерений, применяемые при учете материальных ценностей, при расчетах и торговле, охране здоровья людей, при обеспечении безопасности и безвредности труда, при регистрации официальных спортивных рекордов и в других наиболее ответственных случаях;
• ведомственную поверку– поверка, осуществляемая ведомственной метрологической службой. Ведомственной поверке подлежат средства измерений внутриведомственного применения в случае, когда они не охвачены государственной поверкой и при наличии права на проведение этого вида поверки, предоставленного тем или иным органом Госстандарта Украины в зависимости от его специализации. Ведомственной поверке наряду с образцовыми средствами измерений подлежат и образцовые средства измерений, являющиеся подчиненными по ведомственной или локальной поверочной схеме;
• обязательная поверка – поверка средств измерений, без которых не допускается его эксплуатация. К обязательной поверке относят, как правило, первичную и периодическую поверку;
• первичная поверка – поверка средств измерений, выполняемая при их выпуске или после ремонта, а также при ввозе средств измерений из-за границы.
• периодическую поверку – поверка, выполняемая через установленные межповерочные интервалы времени, средств измерений, находящихся в эксплуатации или на хранении.Межповерочные интервалыдля периодической поверки устанавливаются нормативными документами по поверке в зависимости от стабильности того или иного средства измерений и могут устанавливаться от нескольких месяцев до нескольких лет;
• факультативная поверка – поверка, проводимая каким-либо органом, не являющимся официальным органом метрологической службы. При факультативной поверке не наносится поверительное клеймо, а выдается аттестат о поверке с указанием поправок;
• внеочередную поверку – поверка средств измерений, проводима до наступления срока его очередной периодической поверки. Необходимость внеочередной поверки может возникнуть вследствие разных причин: ухудшение метрологических свойств средства измерений или подозрение об этом, нарушение условий эксплуатации, нарушение поверительного клейма и др.;
• инспекционную поверку – поверка, проводимая органами метрологической службы при осуществлении государственного надзора или ведомственного контроля состояния и применения средств измерений;
• комплексную поверку – поверка, при которой метрологические характеристики, присущие средству измерений, определяют непосредственно, как для единого целого;
• поэлементную поверку – поверка, при которой значения метрологических характеристик средств измерений устанавливаются по метрологическим характеристикам его элементов или частей. Поэлементная поверка обычно проводится для измерительных систем и установок, когда неосуществима комплексная поверка;
• выборочная поверка– поверка группы средств измерений, отобранная из партии случайным образом, по результатам которой судят о пригодности всей партии;
• полная поверка– поверка, включающая определение всех метрологических свойств средства измерений;
• упрощенная поверка– поверка средств измерений, производимая по сокращенной программе;
• повторная поверка– поверка любого вида, производимая после первичной поверки.

Результаты поверки средств измерений, признанных годными к применению, оформляются выдачей свидетельства о метрологической аттестации, свидетельства о поверке, нанесением поверительного клейма или иными способами, установленными нормативными документами на методы и средства поверки. Ели средство измерений признанно не годным к применению, то выдается справка о непригодности, а средство измерения изымается из употребления и подлежит ремонту или списанию. После ремонта средство измерений подлежит повторной поверке. Свидетельство о метрологической аттестации– ______________________ Свидетельство о поверке– _________________________________________ Справка о непригодности—_________________________________________ Поверочная схема – это утвержденный в установленном порядке документ, устанавливающий средства, методы и точность передачи размера единицы от эталона или исходного образцового средства измерений рабочим средствам измерений. Схема поверки – это схема реальных соединений (электрических, гидравлических, пневматических и т.п.) образцовых и рабочих средств измерений при поверке последних. Контрольные вопросы.1.Что входит в состав метрологической службы предприятия?2. Назовите основные задачи метрологической службы предприятия?3. Какие виды поверок Вы знаете?Литература к лекции: [1], [2], [6]

Поверочные схемы

Поверочные схемы (ПС) представляют собой утвержденные в установленном порядке документы, которые регламентируют средства, методы и точность передачи размера единицы величины oт государственного эталона (национальный, первичный, исходный) к образцовым и рабочим СИ. В настоящее время эти документы составляют па основании ГОСТ 8.061-80 «Поверочные схемы, содержание и построение».

Виды поверочных схем

В зависимости от области распространения поверочные схемы подразделяются следующим образом:

• государственные поверочные схемы;
• ведомственные поверочные схемы;
• локальные поверочные схемы.

Локальные поверочные схемы распространяются на СИ, подлежащие поверке, как правило, в метрологической службе предприятия. Эти схемы определяются тем, какое образцовое средство измерений имеется на предприятии, какова точность приборов и т.д. Локальные поверочные схемы разрабатываются метрологическими службами предприятий, они обычно документируются в виде стандарта предприятия и действуют только на нем. При этом локальная поверочная схема должна быть согласована с вышестоящей метрологической службой (ведомства, министерства и другого государственного органа управления).

Рис. 9.4. Варианты поверочных схем

Ведомственные поверочные схемы распространяются на все СИ, подлежащие поверке в данном ведомстве. Поверочные схемы разрабатывает ведомственная метрологическая служба, они оформляются в виде отраслевого стандарта, согласовываются с региональным органом или непосредственно с Госстандартом. Ведомственная поверочная схема определяет передачу размера от исходного эталона, который принадлежит ведомству (или образцового средства высшего разряда) к образцовому СИ, которое применяется на предприятии.

Государственная поверочная схема распространяется на все виды СИ. применяемые в стране. Государственные поверочные схемы определяют передачу размера от эталонов наивысшей точности (псрвичных, национальных) ко вторичным эталонам (образцовым средствам высшего разряда), которые, в свою очередь, являются исходными эталонами для ведомственных метрологических служб. Эти схемы разрабатывает Госстандарт, он же утверждает их. Государственные поверочные схемы документируются в виде государственных стандартов.

Требования к поверочным схемам

К поверочным схемам предъявляют следующие общие требования:

• государственные поверочные схемы не должны противоречить межгосударственным поверочным схемам;
• как правило, поверочные схемы распространяются на передачу одной ФВ (или нескольких взаимосвязанных ФВ);
• документ на поверочную схему (стандарт предприятия, отраслевой стандарт, государственный стандарт) должен включать в себя чертеж поверочной схемы и текстовую часть, содержащую пояснение к чертежу. На чертеже нужно указывать наименование СИ и метод поверки (или метод передачи размера), номинальное значение или диапазон значений передаваемой единицы, допускаемые значения погрешности СИ и допускаемые значения погрешности методов поверки.

Варианты построения поверочных схем (на примере государственной поверочной схемы) приведены на рисунке 9.4. На рисунке 9.4,а приведен основной вариант поверочном схемы (ПС), показывающий, от какого НЭ и с помощью какого метода передачи размера (МПР) осуществляется поверка вторичного эталона ВЭ.

На рисунке 9.4,б показана ПС. в которой одному и тому же ВЭ может быть передан размер от одного НЭ двумя разными методами.

На рисунке 4.в приведены варианты поверочной схемы, когда для одного вторичного эталона ВЭ1 и другого ВЭ2 применяются разные методы передачи размера единиц (МПР1 и МПР2) от одного и того же НЭ.

Общие методы поверки

Рисунок 9.4, г обобщает варианты, показанные па рисунке 9.4, а, б на случаи использования ПС для передачи размеров от одного из двух НЭ тем или иным МПР одному из трех ВЭ Методы передачи размера (поверки), указанные на поверочной схеме, должны соответствовать одному из общих методов:

• непосредственное сличение (т.е. без средств сравнения);
• сличение при помощи компаратора или других средств сравнения;
• метод прямых измерений;
• метод косвенных измерений.
• В зависимости от условий, при которых происходит передача размера, поверочные схемы делятся па два класса:
• централизованные;
• децентрализованные.

Пример такой схемы приведен на рис. 9.5.

Нижняя часть таких схем носит общий характер, так как охватывает большую группу средств измерений, объединяемых общими метрологическими, и иногда и конструктивными признаками. Эти схемы являются основой для построения поверочных схем предприятий, располагающих большим числом разнообразных средств измерений с двумя, тремя и более ступенями точности.

В поверочных схемах предприятий рабочие средства измерений, как правило, объединяют в группы, образцовые же средства измерений указывают более конкретно. В верхней части схемы располагаются средства измерений высшей для данного предприятия точности. Часто их называют исходными. Называть их эталонами или эталонными не следует, так как по точности они стоят ниже государственного эталона. Эти средства измерений в установленные сроки поверяют в метрологической организации.

Рис. 9.5. Поверочная схема для нормальных элементов

Пример сравнительно простой поверочной схемы предприятия введен на рис. 9.6.

Рис. 9.6. Поверочная схема предприятия (фрагмент)

Централизованная поверочная схема предполагает, что все нижеследующие эталоны, которым передастся размер, должны привозиться в центр, где хранятся эталоны высшей точности.

Децентрализованная поверочная схема применяется в тех случаях, когда необходимо привезти эталонные СИ в места концентрации рабочих СИ или когда рабочее СИ нельзя привезти к эталону. Для применения децентрализованной поверочной схемы необходимо разрабатывать специальные эталоны, которые называются установками высшей точности.