12.1.7 Назначение и корректировка межповерочных интервалов /32/.

Периодическая поверка проводится через определенные меж­поверочные интервалы, в течение которых обеспечена исправность средств измерений. Общий порядок организации поверки средств измерений и установления длительности межповерочных интерва­лов регламентирован ГОСТ 8.513—84.

Для средств измерений, подлежащих обязательной государст­венной поверке, межповерочные интервалы устанавливает непо­средственно Госстандарт или органы государственной метрологи­ческой службы. Для средств измерений, подлежащих ведомствен­ной поверке в соответствии с регистрационным удостоверением, при периодичности поверки устанавливают главные метрологи или руководители ведомственных метрологических служб предприятий, на которых возложены обязанности главных метрологов. Для средств измерений, подлежащих ведомственной поверке и не обес­печенных поверкой в органах метрологических служб, межповероч­ные интервалы устанавливают руководители предприятий по со­гласованию с органами государственной метрологической службы.

Длительность межповерочных интервалов зависит от фактиче­ской надежности средств измерений, условий эксплуатации, интен­сивности их использования, а также от значимости для потреби­теля результатов измерений конкретным средством измерений. В настоящее время при установлении длительности межповерочно­го интервала используют в основном три подхода: экономический, технико-эксплуатационный и смешанный.

При экономическом подходе длительность межповерочного ин­тервала определяют из условий минимизации экономических за­трат, связанных с обслуживанием и применением неисправных средств измерений. Этот подход оправдан тогда, когда без особых затруднений можно получить сведения о затратах, обусловленных применением неисправных средств измерений при производстве определенных видов продукции.

Наиболее распространен технико-экономический подход, осно­ванный на задании и обеспечении допустимого значения показате­ля состояния средств измерений. В этом случае длительность меж­поверочного интервала определяют из условия достижения тре­буемого значения показателя состояния на конец межповерочного интервала , где — значение показателя со­стояния средств измерений, оцененное по результатам эксплуата­ции за время ; — допустимое значение показателя состоя­ния средств измерений.

Одним из преимуществ данного подхода является возможность установления требований к состоянию средств измерений на лю­бом уровне системы передачи размера единицы, недостатком — трудность определения допустимого значения показателя состоя­ния средств измерений.

В качестве такого показателя на практике используют вероят­ность сохранения значений метрологических характеристик в заданных пределах в течение межповерочного интервала, автор источника /32/ делает ссылку на источник своего библиографического источника под номером /46, 47/, т. е. показатель, характеризующий метрологическую надеж­ность средства измерений. Выбор этого показателя обусловлен тем, что его значение существенно зависит от , он имеет ясный физический смысл и легко оценивается по результатам эксплуата­ции средств измерений.

Требуемый уровень метрологической надежности зависит от сферы применения средств измерений и выбирается из условия обеспечения необходимой эффективности обслуживаемых техни­ческих устройств. Анализ показывает, что требуемый уровень мет­рологической надежности, как правило, более 0,9.

Экономический подход Технико-экономический

определения МПИ подход Определения МПИ

Рисунок 12.4. Алгоритм назначения длительности межповерочного интервала при использовании смешанного подхода.

Смешанный подход к назначению длительности межповероч­ного интервала заключается в использовании результатов оценки межповерочных интервалов, полученных на основании экономиче­ского и технико-эксплуатационного подходов (рисунок 12.4). При этом значении определяется точностью исходных данных, используе­мых при оценке показателей состояния средств измерений на ос­нове экономического и технико-эксплуатационного подходов. Смешанный подход целесообразен, если исходные дан­ные позволяют оценить длительность межповерочного интервала с использованием как экономического, так и технико-эксплуата­ционного подходов.

В основе большинства подходов назначения межповерочных интервалов и их корректировки предполагается экспоненциальный закон распределения времени безотказной работы с нормальным распределением погрешностей во временных «сечениях» процесса эксплуатации.

Разработанный подход также основывается на экспонен­циальном законе изменения и позволяет назначать первич­ный межповерочный интервал и корректировать его по результа­там эксплуатации, ссылка на источник /32/ из источника под номером /48/. Первичный межповерочный интервал при до­стигнутых в настоящее время условиях метрологической надежно­сти можно вычислить по формуле:

(12.36)

где — средняя наработка средства измерений на метрологиче­ский отказ; — требуемое значение вероятности отсутствия метрологических отказов за межповерочный интервал.

При назначении первичного межповерочного интервала значе­ние в зависимости от показателя надежности, нормированно­го в техническом описании, определяется следующим образом:

при нормировании вероятности отсутствия метрологических от­казов :

(12.37)

при нормировании средней наработки на отказ :

(12.38)

где — коэффициент использования средства измерений; — ко­эффициент метрологических отказов;

при нормировании вероятности безотказной работы средства измерений за межповерочный интервал:

(12.39)

На этапе разработки прибора значения коэффициентов и определяются по результатам эксплуатации приборов-аналогов.

Значение межповерочного интервала при корректировке его по результатам эксплуатации в соответствии с ссылкой на источник /32/, в котором есть ссылка на /45/ может быть определено по формуле:

(12.40)

где —первичный межповерочный интервал эксплуатируемых средств измерений —веро­ятность безотказной работы в течение времени ; N— число средств измерений, поверенных в процессе эксплуатации; m— число средств измерений, имевших метрологические отказы; — квантиль нормального распределения при доверительной вероят­ности .

Формула (12.40) получена для экспоненциального распределе­ния времени безотказной работы.

Рассмотренный метод корректировки межповерочных интерва­лов можно использовать для рабочих средств измерений, по ре­зультатам поверки которых получен требуемый объем статистиче­ских данных.

При эксплуатации средств измерений из-за воздействия раз­личных факторов их погрешности изменяются по времени. Как по­казали многочисленные исследования электронных средств изме­рений, дрейф метрологических характеристик из-за влияющих факторов описывается марковским диффузионным процессом. В этом случае межповерочный интервал можно назначить, исходя из среднего времени нахождения поверяемого параметра внутри поля допуска , которое определяется выражением:

(12.41)

где — коэффициент дрейфа метрологических характеристик; — дисперсия погрешности.

Изучая дрейф метрологических характеристик по результатам периодических поверок прибора, известными методами теории слу­чайных функций определяют значения коэффициента и из вы­ражения (12.41) вычисляют межповерочный интервал. Такой способ назначения межповерочных интервалов можно использовать, когда результаты измерений поверяемых параметров документируются (заносятся в протокол поверки прибора). Следует отметить, что дополнительные трудности и расходы, связанные с применением относительно сложного математического аппарата, как правило, оказываются оправданными.

Развитие микропроцессорной техники открыло широкие воз­можности создания средств измерений с существенно лучшими, чем ранее, метрологическими, техническими и эксплуатационными характеристиками. Кроме того, встраивание микропроцессоров в измерительные приборы позволяет использовать тестовые методы поверки работоспособности и методы эталонных сигналов для про­ведения самоконтроля (самоповерки), автокалибровки и самодиаг­ностики. Встроенные системы контроля позволяют обнаружить от­казы непосредственно перед применением приборов и тем самым обеспечить высокую достоверность проводимых измерений. Встро­енная система самоповерки повышает метрологическую автоном­ность средства измерений и дает возможность увеличить межповерочный интервал.

В общем случае самоконтроль осуществляется путем подачи на вход средства измерений от встроенного источника (калибратора) образцовых сигналов со строго определенным значением из­меряемой величины. Если различие между измерением и эталон­ным значением сигнала превосходит допуск, то схема встроенного самоконтроля сигнализирует о неработоспособности по данному параметру.

Качество самоконтроля характеризуется достоверностью, кото­рая оценивается условной вероятностью необнаруженного отказа, а также надежностью работы системы (устройства) самоконтро­ля. Введение в средство измерений встроенной системы самоконт­роля не должно являться самоцелью. Прежде всего применение самоконтроля должно приносить положительный эффект, напри­мер увеличивать межповерочный интервал, снижать трудоемкость поверки и т. д.

Наличие встроенной системы самоконтроля позволяет разря­дить поток отказов путем их выявления при самоконтроле. Как показано в /49/ из источника /32/, поток отказов для электронных средств измере­ний, как правило, является пуассоновским, поэтому разреженный поток является также пуассоновским. Влияние встроенной систе­мы самоконтроля на межповерочный интервал средства измере­ний можно учесть введением соответствующего коэффициента в выражение (12.36). При этом оно принимает вид:

(12.42)

где — интенсивность метрологических отказов без системы са­моконтроля; а>0 — коэффициент, учитывающий влияние встроен­ной системы самоконтроля на изменение потока отказов.

В каждом конкретном случае на стадии разработки в зависи­мости от схемно-конструктивного решения прибора определяется глубина самоконтроля и соответствующий коэффициент:

(12.43)

где — соответственно параметры потока отказов, обнаружи­ваемых при отсутствии и при наличии самоконтроля.

Учитывая трудность определения величины а, целесообразно рассматривать дискретное число разновидностей самоконтроля и для каждого из них определить значение .

В зависимости от степени участия оператора в процессе контроля и регули­ровки измерительного прибора средства встроенного контроля могут быть:

автоматическими, без участия оператора;

полуавтоматическими, за оператором сохраняются определенные функции;

неавтоматическими, все операции при контроле и регулировке выполняются оператором.

По степени воздействия на техническое состояние измерительных приборов различают активные средства встроенного контроля, позволяющие контролиро­вать техническое состояние прибора и устранять определенные отказы и пассив­ные, позволяющие лишь контролировать техническое состояние прибора.

Оптимальное сочетание этих средств измерения встроенного контроля значительно сни­жает трудоемкость поверки.

Другим важным направлением повышения эффективности по­верочных работ является использование средств измерений с авто­номной поверкой. При этом под автономной поверкой понимают такую процедуру поверки, при которой число операций передачи размера единицы от образцового прибора к поверяемому сведены к минимуму, опре­деляемому физикой явлений, т. е. осуществляются по одной ха­рактеристике в одной точке диапазона измерений. Примером таких средств могут служить потенциометры постоянного тока с автономной поверкой (Р332, Р345 и др.). При поверке этих при­боров образцовые средства измерений применяют только для по­верки нормального элемента, а для поверки других узлов и частей конструкции измери­тельной схемы потенциометра никаких образцовых средств изме­рений не требуется.