ТЕМА №9. Єдність вимірювань та метрологічне забезпечення

План

Метрологічне забезпечення. Основні цілі та завдання метрологічного забезпечення. Метрологічна служба України. Нормування метрологічних характеристик. Клас точності засобу вимірювальної техніки.

 

Метрологічне забезпечення єдності вимірювань

Вирішення важливих науково-технічних та народногосподарських завдань з випуску якісної продукції значною мірою залежить від єдності та достовірності вимірювань у державі.

Одним із головних завдань державної метрологічної служби є забезпечення єдності й точності вимірювань, підтримання одноманітності засобів вимірювальної техніки. Під єдністю вимірювань слід розуміти такий стан вимірювальної справи, при якій результати вимірювань виражаються у законодавчо визначених одиницях і їх точність забезпечується з гарантованою достовірністю. Незалежно від методів, засобів вимірювання, часу і місця проведення результати вимірювань повинні бути однаковими. Сьогодні в Україні перебувають в експлуатації десятки мільйонів засобів вимірювальної техніки, щоденно проводяться мільярди вимірювань, тому забезпечення єдності й достовірності вимірювань є надто важливою, клопіткою і повсякденною роботою.

Аналіз порівняно простих методів вимірювань показує, що похибки результатів вимірювань залежать значною мірою від засобів вимірювань, їх стану, класу точності, кваліфікації і підготовки персоналу тощо. Досягнути високої точності вимірювань неможливо без забезпечення одноманітності засобів вимірювальної техніки, тобто такого їх стану, коли вони відградуйовані у прийнятих одиницях, а їх метрологічні характеристики відповідають нормам. Засоби вимірювань мають бути своєчасно відремонтовані, повірені у метрологічних установах і мати належне обслуговування. Крім того, на точність вимірювань значною мірою впливають методи вимірювань, зовнішні чинники, фізіологічний стан спостерігача та багато інших факторів.

При використанні сучасних складних методів вимірювання засоби вимірювань не завжди визначають сумарну похибку вимірювань, оскільки на похибку більше впливають недосконалість методу вимірювання, помилки експериментатора та зміна умов проведення вимірювання. Тому важливо забезпечити одноманітність засобів вимірювань, єдність вимірювань, умови проведення експерименту, а також чітко визначити мету та послідовність опрацювання результатів експерименту за допомогою ЕОМ.

Розроблений комплекс правил регламентує порядок підготовки, проведення і опрацювання результатів вимірювань (правила законодавчої метрології). Встановлені еталонна база і комплекс зразкових засобів вимірювань для передачі розміру одиниць фізичних величин від еталонів зразковим і робочим засобам вимірювань (повірочні схеми), а також контроль за виконанням правил і норм законодавчої метрології та своєчасною повіркою і атестацією всіх засобів вимірювальної техніки в державі.

Таким чином, забезпечення єдності вимірювань як діяльності, спрямованої на досягнення і підтримку єдності вимірювань в Україні є досить складним і відповідальним завданням, яке й визначає головний зміст метрології і метрологічних служб держави. Виходячи з цього, метрологічне забезпечення — це встановлення і застосування метрологічних норм і правил, а також розроблення, виготовлення та застосування технічних засобів, необхідних для досягнення єдності і потрібної точності вимірювань.

Науковою основою метрологічного забезпечення є метрологія — наука про вимірювання, про методи та засоби забезпечення єдності вимірювань і способи досягнення потрібної точності.

Технічними основами метрологічного забезпечення є: система державних одиниць фізичних величин, система передачі розмірів одиниць фізичних величин від еталонів усім засобам вимірювань, система розробки, постановки на виробництво і випуску в обіг робочих засобів вимірювань необхідної точності для промисловості, система обов'язкових державних і відомчих повірок або метрологічної атестації засобів вимірювань, система стандартних зразків складу та властивостей речовин і матеріалів, система стандартних довідкових даних про фізичні константи та властивості речовин і матеріалів тощо.

Організаційною основою метрологічного забезпечення є Державна метрологічна та відомча служба, метрологічні служби центральних органів виконавчої влади, підприємств та організацій.

Загальні правила і норми метрологічного забезпечення встановлюються стандартами державної системи забезпечення єдності вимірювань. Остання є комплекс установлених стандартами взаємопов'язаних правил, положень, вимог і норм, які визначають організацію і методику проведення робіт для оцінки та забезпечення єдності і точності вимірювань.

Основними об'єктами стандартизації метрологічного забезпечення єдності вимірювань є:

• одиниці фізичних величин;

• державні еталони і повірочні схеми;

• методи і засоби повірки засобів вимірювань;

• нормовані метрологічні характеристики;

• норми точності вимірювань;

• способи вираження і форми представлення результатів вимірювань та показників точності вимірювань;

• методики проведення вимірювань;

• методики оцінки достовірності й форми представлення даних про властивості речовин і матеріалів;

• вимоги до зразків складу і властивостей речовин та матеріалів;

• організація і порядок проведення держави At випробувань, повірки, метрологічної атестації засобів виЯірювань, метрологічної експертизи, нормативно-технічної, проектної, конструкторської і технологічної документації.

Основні цілі та завдання метрологічного забезпечення

Основними завданнями метрологічного забезпечення є:

• підвищення якості продукції, ефективності управління виробництвом і рівня автоматизації виробничих процесів;

• забезпечення взаємозамінності деталей, вузлів та агрегатів, створення необхідних умов для кооперування виробництва і розвитку спеціалізації;

• підвищення ефективності науково-дослідних експериментально-конструкторських робіт та випробувань;

• забезпечення достовірності обліку і підвищення ефективності матеріальних цінностей і енергетичних ресурсів;

• підвщення рівня автоматизації управління транспортом і безпеки його руху;

• забезпечення високої якості і надійності зв'язку. Держстандарт України відповідно до Закону України "Про метрологію та метрологічну діяльність", проводить технічну політику по забезпеченню єдності вимірювань шляхом реалізації таких основних заходів:

• організація і проведення фундаментальних досліджень у галузі метрології;

• організація еталонної бази України;

• координація діяльності метрологічної служби;

• визначення загальних метрологічних вимог до засобів вимірювальної техніки та методів вимірювання;

• організація і проведення державного метрологічного контролю і нагляду;

• участь у діяльності міжнародних метрологічних організацій;

• організація навчання та підготовки кадрів з метрології, стандартизації та сертифікації тощо.

 

 

Метрологічна служба України

Відповідно до декрету Кабінету Міністрів України від 26 квітня 1993 року за № 40-93 "Про забезпечення єдності вимірювань, утворено Державний комітет України із стандартизації, метрології та сертифікації (Держстандарт України).

Цей декрет спрямований на захист інтересів народного господарства і громадян України. Він має на меті сприяння науково-технічному та економічному прогресу на основі використання результатів вимірювань гарантованої точності, виражених у прийнятих одиницях.

Законом України № 113/98-ВР від 11 лютого 1998 року "Про метрологію та метрологічну діяльність" визначені правові основи забезпечення єдності вимірювань в Україні, врегульовано суспільні відносини у сфері метрологічної діяльності. Цей закон спрямований на захист громадян і національної економіки від наслідків недостовірних результатів вимірювань. Закон поширюється на центральні та місцеві органи виконавчої влади, органи місцевого самоврядування, підприємства, установи і організації незалежно від форм власності та виду діяльності, що діють на території України.

Державна метрологічна система забезпечує єдність вимірювань у державі і спрямована на:

• реалізацію єдиної технічної політики в галузі метрології;

• захист громадян і національної економіки від наслідків недостовірних результатів вимірювань;

• економію усіх видів матеріальних ресурсів;

• підвищення рівня фундаментальних досліджень і наукових розробок;

• забезпечення якості конкурентоспроможності вітчизняної продукції;

• створення науково-технічних, нормативних та організаційних основ забезпечення єдності вимірювань у державі.

Діяльність щодо забезпечення функціонування та розвитку державної метрологічної системи координує Державний комітет України із стандартизації, метрології та сертифікації (далі — Держстандарт України) — центральний орган виконавчої влади.

Нормування метрологічних характеристик ЗВТ

До нормованих метрологічних характеристик відносять такі.

1. Розмах шкали засобу вимірювальної техніки вибирається зі стандартного ряду шкал для відповідних вимірюваних величин. Шкала засобу вимірювань може виражатися як в одиницях вимірюваної величини (відсотках), так і у нормованих одиницях (сигналах), які відповідають розмаху шкали і використовуються при імітаційних методах повірки (наприклад, розмах шкали потенціометра в одиницях температури 0—600 °С гр. ХК, а нормоване значення шкали 0—49,11 мВ).

2. Межі допустимої похибки засобу вимірювальної техніки нормуються приведеною похибкою, яка відповідає його класу точності.

3. Основні похибки засобу вимірювальної техніки відповідно до нормативно-технічної документації для відповідного засобу наводяться у вигляді сумарної похибки:

∆ — межа допустимої абсолютної похибки при довірчій імовірності не менше 0,95;

∆в — межа допустимої випадкової складової похибки при довірчій імовірності не менше 0,95;

σ(∆в) — межа допустимого середнього квадратичного відхилення випадкової складової похибки;

∆с — межа допустимої систематичної складової похибки при р — 0,95;

М(∆С) — математичне сподівання систематичної складової похибки.

В інтервал, обмежений допустимими основними похибками ∆, ∆в, та ∆с, мають вкладатися не менше 90 % усіх можливих значень основних похибок.

4. Додаткові похибки визначаються для кожної з величин, що впливають на вимірювання, відповідно до нормативно-технічної документації, а також регламентуються межі цих похибок. Додаткові похибки регламентуються зазвичай для нових або закордонних засобів вимірювань, які використовуються у промисловості.

5. Час проведення вимірювання фізичної величини чи технологічного параметра.

Клас точності ЗВТ.

Клас точності — узагальнена характеристика засобу вимірювальної техніки, що визначається границями його допустимих основних і додаткових похибок, а також іншими характеристиками, що впливають на його точність, значення яких регламентуються стандартами на окремі види засобів вимірювань.

Історично склалося так, що усі засоби вимірювань, крім кутових та довжин, поділені на класи точності.

Той чи інший клас точності присвоюється засобам вимірювальної техніки на основі визначеної для них основної похибки та способу її виявлення. Якщо основна похибка виражена в одиницях вимірюваної величини за формулою (6), то клас точності позначається порядковим номером з ряду чисел. Засобам вимірювань з більшою межею основної похибки присвоюється клас точності з більшим порядковим номером, а з меншою межею похибки — менший номер. Клас точності засобів вимірювання характеризує їхні точнісні властивості, але не є безпосереднім показником точності вимірювання, оскільки точність залежить від методу, умов проведення вимірювань, розмаху шкали приладу та ін. Наприклад, якщо межі допустимої основної похибки становлять ±0,5 дБ, то клас точності позначається так: кл. 0,5 дБ.

Засобам вимірювань, межі допустимих основних похибок яких задані у вигляді приведених похибок за формулою (7), присвоюються класи точності з такого ряду чисел:

К = [1; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0] • 10п;

де п = 1; 0; -1; -2; -3 .

Класи точності відповідно до стандарту, як правило виводяться на шкалу приладів. Промислові прилади мають такі класи точності: 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 3; 4. Для окремих видів засобів вимірювань вибирається ряд чисел не більше 5.

При вимірюванні величин у відсотках клас точності на шкалі приладу обводиться колом.

Для встановлення похибок засобу вимірювання, він періодично повіряється зразковими засобами, які за класом точності на декілька класів вищі. Повірка проводиться спочатку при зростанні вимірюваної величини (прямий хід), а потім при її зменшенні (зворотний хід). Якщо при повірці приладу встановлено, що найбільша приведена похибка не перевищує або дорівнює класу точності, то прилад визнається придатним для подальшої експлуатації. Варіація має вкладатися у клас точності засобу вимірювальної техніки.

 

      Питання для самоконтролю

1.    Дайте визначення поняття ,,Метрологічне забезпечення та проведіть його характеристику.

2.    Назвіть основні цілі та завдання метрологічного забезпечення.

3.    Метрологічна служба України та її характеристика.

4.    Метрологічні характеристики ЗВТ та їх нормування.

5.    Клас точності засобу вимірювальної техніки та його характеристика.