20. Обработка и представление результатов измерения

Обычно измерения являются однократными. При обыч­ных условиях их точности вполне достаточно.

Результат однократного измерения представляется в сле­дующем виде:

Qi = Yi + Ωi,

где Yi — значение i -го показания;

Ωi — поправка.

Погрешность результата однократного измерения опреде­ляется при утверждении метода проведения измерений.

В процессе обработки результатов измерений исполь­зуются различные виды закона распределения (нормальный закон распределения, равномерный закон распределения, корреляционный закон распределения) измеряемой величи­ны (в данном случае она рассматривается как случайная).

Обработка результатов прямых равноточных измерений Прямые измерения — это измерения, посредством которых

непосредственно получается значение измеряемой величины. Равноточными или равнорассеянными называют прямые, взаимно независимые измерения определенной величины, причем результаты этих измерений могут быть рассмотрены как случайные и распределенные по одному закону распределения.

Обычно при обработке результатов прямых равноточных измерений предполагается, что результаты и погрешности измерений распределены по нормальному закону распределения.

После снятия расчетов вычисляется значение математического ожидания по формуле:

где х- — значение измеряемой величины;

п — количество проведенных измерений.

Затем, если систематическая погрешность определена значение вычитают из вычисленного значения математического ожидания.

Потом вычисляется значение среднеквадратического отклонения значений измеряемой величины от математического ожидания.

Алгоритм обработки результатов многократных равноточных измерений

Если известна систематическая погрешность, то ее обходимо исключить из результатов измерений.

Вычислить математическое ожидание результатов изменений. В качестве математического ожидания обычно берется среднее арифметическое значений.

Установить величину случайной погрешности (отклонения от среднего арифметического) результата однократного измерения.

Вычислить дисперсию случайной погрешности.

Вычислить среднеквадратическое отклонение результата измерения.

Проверить предположение, что результаты измерений распределены по нормальному закону.

Найти значение доверительного интервала и доверительной погрешности.

Определить значение погрешности и энтропийного коэффициента.

21. Поверка и калибровка средств измерений

Калибровка средств измерений — это комплекс действий и операций, определяющих и подтверждающих настоящие (действительные) значения метрологических характеристик и (или) пригодность средств измерений, не подвергающие государственному метрологическому контролю.

Пригодность средства измерений — это характеристика, определяющаяся соответствием метрологических характеристик средства измерения утвержденным (в нормативны) документах, либо заказчиком) техническим требованиям. Калибровочная лаборатория определяет пригодность средства измерений.

Калибровка сменила поверку и метрологическую аттеста­цию средств измерений, которые проводились только органа­ми государственной метрологической службы. Калибровка, в отличие от поверки и метрологической аттестации средств измерений, может осуществляться любой метрологической службой при условии, что у нее есть возможность обеспечить соответствующие условия для проведения калибровки. Калиб­ровка осуществляется на добровольной основе и может быть проведена даже метрологической службой предприятия.

Но тем не менее метрологическая служба предприятия обязана выполнять определенные требования. Основное требование к метрологической службе — обеспечение соответствия рабочего средства измерений государственному этало­ну, т. е. калибровка входит в состав национальной системы обеспечения единства измерений.

Выделяют четыре метода поверки (калибровки) средств измерений:

1. метод непосредственного сравнения с эталоном;

2. метод сличения при помощи компьютера;

3. метод прямых измерений величины;

4. метод косвенных измерений величины.

Метод непосредственного сличения с эталоном средства измерений, подвергаемого калибровке, с соответствующим эталоном определенного разряда практикуется для различ­ных средств измерений в таких сферах, как электрические измерения, магнитные измерения, определение напряжения, частоты и силы тока. Данный метод базируется на осущест­влении измерений одной и той же физической величины ка­либруемым (поверяемым) прибором и эталонным прибором одновременно. Погрешность калибруемого (поверяемого) прибора вычисляется как разность показаний калибруемого прибора и эталонного прибора (т. е. показания эталонного прибора принимаются за настоящее значение измеряемой физической величины).

Преимущества метода непосредственного сличения с эта-

₁₀ном:

1. простота;

2. наглядность;

3. возможность автоматической калибровки (поверки);

4. возможность проведения калибровки с помощью ограниченного количества приборов и оборудования.

Метод сличения с помощью компьютера осуществляется с использованием компаратора — специального прибора, посредством которого проводится сравнение показаний калибруемого (поверяемого) средства измерений и показаний эталонного средства измерений. Необходимость использования компаратора обусловливается невозможностью провести непосредственное сравнение показаний средств измерений, измеряющих одну и ту же физическую величину. Компаратором может быть средство измерения, одинаково воспринимающее сигналы эталонного средства измерения и калибруемого (поверяемого) прибора. Преимущество данного метода в последовательности во времени сравнения величин.

Метод прямых измерений величины используется в случаях, когда есть возможность провести сравнение калибруе­мого средства измерения с эталонным в установленных пре­делах измерений. Метод прямых измерений базируется на том же принципе, что и метод непосредственного сличения. Различие между этими методами состоит в том, что при по­мощи метода прямых измерений осуществляется сравнение на всех числовых отметках каждого диапазона (поддиапазона).

Метод косвенных измерений используется в случаях, когда настоящие (действительные) значения измеряемых физиче­ских величин невозможно получить посредством прямых из­мерений или когда косвенные измерения выше по точности, чем прямые измерения. При использовании данного метода для получения искомого значения сначала ищут значения ве­личин, связанных с искомой величиной известной функциональной зависимостью. А затем на основании этой зависимости находится расчетным путем искомое значение. Метод косвенных измерений, как правило, используется в установках автоматизированной калибровки (поверки).

Для того чтобы передача размеров единиц измерений ра­бочим приборам от эталонов единиц измерений осуществля­лась без больших погрешностей, составляются и применяют­ся поверочные схемы.

Поверочные схемы — это нормативный документ, в кото­ром утверждается соподчинение средств измерений, прини­мающих участие в процессе передачи размера единицы измерений физической величины от эталона к рабочим средствам измерений посредством определенных методов и с указа­нием погрешности. Поверочные схемы утверждают метроло­гическое подчинение государственного эталона, разрядных эталонов и средств измерений.

Поверочные схемы разделяют на:

1. государственные поверочные схемы;

2. ведомственные поверочные схемы;

3. локальные поверочные схемы.

Государственные поверочные схемы устанавливаются и дей­ствуют для всех средств измерений определенного вида, использующихся в пределах страны.

Ведомственные поверочные схемы устанавливаются и дей­ствуют на средства измерений данной физической величины, подлежащие ведомственной поверке. Ведомственные пове­рочные схемы не должны вступать в противоречие с государ­ственными поверочными схемами, если они установлены для средств измерений одних и тех же физических величин. Ведомственные поверочные схемы могут быть установлены при отсутствии государственной поверочной схемы. В ведом­ственных поверочных схемах возможно непосредственно указывать определенные типы средств измерений.

Локальные поверочные схемы используются метрологи­ческими службами министерств и действуют также и для средств измерений предприятий, им подчиненных. Локаль­ная поверочная схема может распространяться на средства измерений, использующиеся на определенном предприятии. Локальные поверочные схемы в обязательном порядке дол­жны отвечать требованиям соподчиненности, утвержденным государственной поверочной схемой. Составлением государ­ственных поверочных схем занимаются научно-исследова­тельские институты Госстандарта Российской Федерации. Научно-исследовательские институты Госстандарта являют­ся обладателями государственных эталонов.

Ведомственные поверочные схемы и локальные поверочные схемы представляются в виде чертежей.

Государственные поверочные схемы устанавливаются Госстандартом РФ, а локальные поверочные схемы метрологическими службами либо руководителями л приятии.

В поверочной схеме утверждается порядок передачи мера единиц измерений одной или нескольких физических величин от государственных эталонов рабочим средствам измерений. Поверочная схема должна содержать по меш мере две ступени передачи размера единиц измерений.

На чертежах, представляющих поверочную схему, дол присутствовать:

1. наименования средств измерений;

2. наименования методов поверки;

3. номинальные значения физических величин;

4. диапазоны номинальных значений физических величин;

5. допустимые значения погрешностей средств измерений;

6. допустимые значения погрешностей методов поверки.