Введення
Вимірювання - один з найважливіших шляхів пізнання природи людини. Вони відіграють значну роль у сучасному суспільстві. Наука, техніка і промисловість не можуть існувати без вимірювань. Кожну сек в світі виробляється 1 млрд. вимірювальних операції результати яких використовуються для забезпечення технічного рівня і необхідної якості продукту, безпеки роботи транспорту і т.д. Практично немає жодної сфери діяльності де б не використовувалися результати вимірів. Діапазони вимірюваних величин постійно зростають. Наприклад довжина вимірюється 10 -10 -10 - 17 метри , Температура 0,5-106 К, опір 10 -26 -10 16 Ом, сила струму 10 -16 -10 4 А. Зі зростанням діапазону вимірюваних величин зростає і складність вимірювання. Вимірювання по суті своїй перестають бути одноактівним дією, перетворюють складну процедуру підготовки експерименту, інтерпретації виміряної інформації. У цьому випадку слід говорити про вимірювальних технологією розуміють як послідовність дій спрямованих на отримання вимірювальної інформації. Інший чинник, що підтверджує фактор вимірювань - їх значимість. Основою будь-якої форми управління, аналізу, планування, контролю та регулювання є достовірна вихідна інформація, яка може бути отримана шляхом вимірювання фізичних величин, параметрів і показників. Тільки висока і гарантована точність результатів вимірювань може забезпечити правильність застосовуваних рішень.
Сучасний рівень науки і техніки дозволяє виконувати численні та точні вимірювання однак витрати на них рівні витрат на виконавчі операції. Важливим завданням Метрології як науки є створення еталонів фізичних величин мають діапазон необхідний для сучасної науки і техніки. Ці еталони постійно удосконалюються з урахуванням останніх відкриттів науки. Вартість підтримки світової системи еталонів висока. Співпраця з зарубіжними країнами спільна розробка наукових програм Її висока точність, якість і достовірність однаковості принципів і способів оцінки і точність виміру має величезне значення. Важливу роль у використанні досягнень в метрології в промисловості відіграють нормативні документи ССМ. Тому в процесі вивчення курсу МСС будуть активно використовувати останні нормативні матеріали держстандартів.
Основні терміни
Основні терміни сформульовані в ряді діючих нормативних документів (1970 р. введений ГОСТ 16263-70 «Метрологія. Терміни та визначення»). Подальший розвиток Метрології викликала необхідне уточнення термінів і врахування при цьому матеріалів виданих за кордоном (міжнародний термінологічний словник). 1994 введено новий рекомендаційний документ «Рекомендації. Метрологія. Основні терміни та визначення ", розроблений НУО в НДІ Метрології Д.М. Менделєєва.
Метрологія - наука про вимірювання, методу і засоби забезпечення їх єдності та вимоги точності. (Метрологія не тільки наука, але і галузь практичної діяльності.)
Фізична величина - одне з властивостей фізичного об'єкта загальне в якісному відношенні для багатьох фізичних об'єктів, але в кількісному відношенні різна для кожного і них.
Вимірювання - сукупність операцій виконуваних за допомогою технічного засобу зберігає одиницю величини, що дозволяє зіставити виміряну величину її одиницею і отримати значення вимірюваної величини.
Єдність вимірювань - стан вимірювань при якому їх результати виражені в законних одиницях, а похибки відомі з певною ймовірністю і не виходять з дозволених.
Першою умовою забезпечення єдності вимірювань є кончина результатів одиницях які були б одними і темі ж всюди де проводиться вимірювання.
Друга умова: необхідність виконувати їх так, щоб «супроводжують» вимірювання похибка їх результатів були б відомих і не виходили б із заданою вірогідністю за встановлені межі.
Похибка - відхилення результатів вимірювань від істинного значення вимірюваної величини. Δx = х ізм - х прийн. Говорять не про похибки вимірювання, а про точність. Якісно точність вимірювання характеризується близькістю до нуля результатів вимірювання.
Класифікація вимірювань
Вимірювання як експериментальні процедури визначають певні значення певних величин різноманітні, що пояснюється безліччю відомих величин, різних характерів зміни їх у часі, різними вимогами.
За способом отримання інформації:
прямі вимірювання, при яких шукані значення фізичної величини визначають шляхом порівняння з мірою цієї величини (лінійка, вольтметр)
- Непрямі. При яких шукані значення фізичної величини визначає на підставі результатів інших фізичних величин пов'язаних із шуканою величиною деяких заздалегідь відомих функціональних залежностей (вимірювання потужності струму)
- Сукупні вимірювання, при яких проводять одночасно вимірювання кількох однорідних величин з певною шуканої величини шляхом рішення системи рівняння.
- Спільні вимірювання при яких проводяться вимірювання двох або декількох неоднорідних фізичних величин з метою знаходження залежності між ними.
Як при сукупних так і при спільних вимірів шукані значення знаходять шляхом розв'язання рівнянь. Тому ці методи близькі один до одного і розрізняються тільки тому, що при сукупних однорідних величини, у сумісні неоднорідні. Якщо провести поділу операцій проведених при сукупних вимірах, то вони призводять до прямих, однорідні до непрямих.
За характером вимірювання величин в процесі вимірювання:
- Статистичні вимірювання, які проводяться при практичному сталості вимірюваної величини (статистичний режим).
- Динамічне вимірювання. Величини змінюються в часі (динамічний режим).
До статистичним відносяться параметри які в процесі спостереження не змінюються в часі або розглядаються незмінними (розміри оброблюваної деталі, ел-е напряж)
Динамічний режим виникає при вимірі не змінюються величин безпосередньо після включення засоби вимірювання в слідстві її інерційності. Крім того, в сучасних технологічний та ін процесах величини можуть зазнавати ті чи інші зміни. До них відносяться вимірювання параметрів періодичних і апериодических сигналів зміни яких можна описати лише імовірнісними закономірностями. Характерними для «чистих» динамічних вимірах є те, що результат вимірювань змінюється в часі фізичної величини представляється сукупністю її значень із зазначенням моменту часу яким відповідає ці вимірювання.
В інших випадках результат динамічного вимірювання може бути представлений деяким усередненим числовим значенням
Статистичні вимірювання пов'язані з визначенням характеристик випадкових процесів, шумових сигналів і т.д.
За кількістю вимірювальної інформації:
1. Одноразові. При яких число вимірювань дорівнює числу вимірюваних величин. Якщо вимірюється одна величина, то вимірюють один раз. При цьому мати на увазі, що керуватися одним досвідом при вимірі тієї чи іншої величини не завжди виправдано. У багатьох випадках рекомендується виконати не менше двох-трьох вимірів які дозволяють уникнути грубих помилок - промахів. При цьому результат вимірювань, тобто значення фізичної величини отримані при вимірі, тобто середнє з цих двох-трьох розрахунків.
2. Багаторазові. При яких число вимірів більше числа вимірюваних величин в n / m раз, де n - число вимірювань кожної величини, m - число вимірюваних величин. Зазвичай для багаторазових вимірювань n> = 3. Багаторазові зміни проводять з метою зменшення впливів випадкових складових похибок вимірювання.
По відношенню до основних одиниць виміру:
1) абсолютні. При яких результат вимірювання грунтується на прямих вимірюваннях однієї або декількох основних величин, і (чи) використання фізичних констант.
2) Відносні. При яких проводяться вимірювання відношення вимірюваної величини до деякої однорідної величиною грає роль одиниці або вимірювання величини по відношенню до однорідної величиною прийнятої за вихідну.
Основні характеристики вимірювань.
До основних характеристик вимірювань відносяться:
1. Вживані при тих чи вимірах принципи вимірювання.
2. Методи вимірювання.
3. Точність вимірювання.
1. Принципи вимірювань - фізичне явище покладене в основу вимірювання. Розглянемо деякі широко поширені явища:
а) п'єзоелектричний ефект, полягає у виникненні ЕРС на межі деяких кристалів (кварц) під дією зовнішніх сил (стиснення, розтягнення). Найбільше застосування для вимірювання знайшли Кварц і п'єзокераміка, що володіє досить високою механічною міцністю і температурної залежністю. П'єзоелектричний ефект звернемо: ЕРС прикладена до пьезокристаллу викликає механічне напруження на їх поверхні. Вимірювально-перетворювальний датчик на п'єзоелектричному ефекті використовують для динамічних вимірювань.
б) Термодинамічний ефект, широко застосовується для вимірювання температури. Два види використання: 1) використовують властивості зміни R металів і напівпровідників при зміні температури (мідь, платина), відповідний вимірювальний перетворювач називається терморезистором. Вимірювальні елементи п.п. перетворювача термістори. Зі збільшенням температури R зменшується, а термометра збільшується. Др способами використання термоеффектом є термоЕРС виникає в термопарі.
г) Фотоелектричний ефект. Для вимірювань використовується зовнішній і внутрішній фотоефекти. Зовнішній виникає у вакуумовані балоні, що мають анод і фотокатод. При висвітленні фотокатода в ньому під впливом фотонів світла емітуються електрони. У разі наявності між анодом і фотокатодом електричної напруги емітуються електрони утворюють еклектичний струм, званий фотоструму. Внутрішній виникає при висвітленні шару між деякими напівпровідниками і металами. У цьому випадку порушується ЕРС у ряду напівпровідників під впливом світлового випромінювання, змінюється еклектичне опір. Іноді це називається фоторезистивной ефектом, а пристрій фоторезистор. «Темновой», при відсутності світла, опір R досить велике 8 жовтень Ом, при висвітленні воно може зменшуватися до 10 5 Ом. Фоторезистори володіють високою чутливістю.
2. Методи вимірювання. Метод вимірювання - сукупність використовуваних способів порівнянь вимірюваної величини з її одиницею відповідно до обраної (реалізованої) принципів вимірювань. Всі вимірювання поділяються на методи безпосередньої оцінки і методи порівняння. Використання методу безпосередньої оцінки дозволяє визначити значення величини безпосередньо по звітному пристрою що показує засоби вимірювання. Міра відбиває одиницю виміру в вимірі не бере участь. Її роль у показі вимірювання грає шкала проградуйовані при його виробництві за допомогою досить точних засобів вимірювань. Метод порівняння з мірою передбачає порівняння вимірюваної величини з рівною мірою. Методи порівняння зазвичай реалізуються різними шляхами. До основних з них можна віднести: диференціальний метод, нульовий метод, метод вимірювання заміщенням метод збігів.
Диференціальний - метод, при якому вимірювана величина порівнюється з однорідною величиною має відоме значення, що відтворюється мірою. Точність цього методу може бути високою і визначається точністю величини відтворюваної заходи.
Нульовий - метод є окремим випадком диференціального методу, полягає в тому, що результати впливу вимірювання вимірюваної величини взаємно врівноважується до нульового показника. Метод вимірювання заміщенням полягає в тому, що вимірювана величина заміщується заходом з відомим значенням величини. Метод збігів полягає в тому, що різниця між вимірюваною величиною і відомою величиною вимірюють використовуючи збіги відміток їх шкал.
Поняття про точність
Точність вимірювання визначається близькістю до нуля похибки вимірювань, тобто близькість результатів вимірювань до істинного значення вимірюваної величини. Але якщо похибка вимірів можна кількісно виразити в одиницях вимірюваної величини або відносно погрішності і до результатів вимірювання, то точність вимірювань кількісно результат вимірювання визначити не можна. Тому не говорять про високу, середньої, низької точності вимірювання в якісному відношенні.
Класифікація засобів вимірювання
Засоби вимірювань представляють собою технічний пристрій, призначений для вимірювань мають з цією метою нормування метрологічні характеристики відтворюють та / або зберігають одиницю фізичної величини. На відміну від засобу вимірювання від інших технічних пристроїв є головним чином наявність заходи і нормованих технічної характеристики до коштів.
1. заходи призначені для відтворення та / або зберігання фізичної величини одного або декількох заданих розмірів і до мірою відноситься заходи, вагові заходи, нормальні. Міра, відтворювальна офіційну величину одного розміру, називаються однозначними, відтворювальна величина різних розмірів - багатозначних (міліметрова лінійка). Застосовують також заходи, набори заходів і магазини заходів. Набір заходів - комплект однорідних заходів різного розміру, призначених для застосування в різних поєднаннях. Магазин заходів - набори заходів, конструктивно об'єднаних в один пристрій в якому передбачено ручне або автоматизоване з'єднання в одне ціле. До однозначним заходів належать стандартні зразки та стандартні речовини. Стандартні зразки являють собою спеціально оформлене тіло, встановленого за результатами метрологічної атестації значення фізичної величини що характеризують властивості або склад матеріалу речовини.
Визначення похибки результатів вимірювань
Будь-які виміри лише тоді набувають будь-яку значимість коли з результатом можна довіряти і і проводяться з наступними різними цілями:
1. коли треба впевнитися в тому, що вироблені (набувальна) продукція відповідає заданій якісними і кількісними властивостями.
2. Коли необхідно визначити невідоме властивість об'єкта (фізичної системи, процесів, явища) вимірювання.
3. Коли необхідно спостерігати за кількісними та якісними вимірами об'єкта вимірювання.
Кожен об'єкт вимірювання володіє деякими кількістю властивостей (ознак) для визначеності яких можна судити про його зміст (стані). Яку б мету не переслідували б вимірювання, головним завжди залишається оцінка за їх результатами випробуваного значення величини (як правило фізичної), яка розглядається як ідеальна в якісному і кількісному відношенням її характеристик. Істинне значення величини з філософської точки зору зіставляється абсолютної істини, тобто воно може бути визначене тільки в результаті нескінченного процесу вимірювань, відповідний нескінченним процесом вдосконалення методів і засобів вимірювання. Т.ч. ми в змозі спостерігати справжню величину. Наприклад довжину оброблюваної деталі, але визначити її точне значення за допомогою вимірювання е можемо. Разом з тим, вимірювання доцільно тільки тоді, якщо вимірювану величину можна сопастваіть з деякою відомої величиною, мірою, еталоном і т.д. Тому для практичного застосування невідомого істинного значення величини складають дійсне значення величини, це значення визначається експериментально, приписується вимірювану величину і розглядається як величина, значення якої найбільш точно відображає дане вимірювальної задачі істинне значення вимірюваної величини. Очевидно, справжнє значення часу за своєю природою є єдиним в момент вимірювання. Дійсним значенням величини залежно методів засобів використовуваних для його визначення може мати безліч значень, зіставляються цього єдиного. Похибка результату вимірювань представляється відхиленням результату вимірювань від дійсної величини і її абсолютного значення яка дорівнює різниці між виміряними значеннями. Оскільки істинне значення точно не відомо, то також точно не відомі і похибки вимірювань. На цій підставі іноді говорять про невизначеність похибки вимірювань і пропонують замінити похибка терміном «невизначеність». На практиці для визначення похибки вимірювання користуються поняттям дійсного значення величини якому завжди приписується певне значення. Чим вище похибка і методу засоби вимірювання, за допомогою яких визначено дійсне значення величини, тим впевненіше воно може розглядатися як близьке до істинного. Точність похибки вимірювання визначити неможливо, тому одним із завдань метрології є розробка методів оцінки похибки вимірювань з метою можливостей їх зменшення. При цьому оцінка похибки найчастіше проводиться стосовно визначення абсолютного його значення вираженого в одиницях вимірюваної величини за допомогою рівняння!! де - дійсне значення вимірюваної величини. Визначення похибки у вигляді (2) суворо відповідає ідеальній моделі похибки (1) є експериментальною організації визначення (1). В обох випадках говорити про невизначеність похибки вимірювання не коректно. Якщо при використанні засоби вимірювання про дійсних значеннях вимірюваної величини експериментатор не обізнаний і таким чином важко визначити похибку, то застосовується процедури% а виробляються багаторазові вимірювання величини і знаходиться середнє арифметичне значення результатів вимірювань. Воно і приймається за дійсне значення вимірюваної величини. Після цього по (2) можна знайти похибка кожного з наведених вимірювань. Часто для визначення дійсного визначення величини застосовують більш точне засіб вимірювання (еталон).
Вимірювання - один з найважливіших шляхів пізнання природи людини. Вони відіграють значну роль у сучасному суспільстві. Наука, техніка і промисловість не можуть існувати без вимірювань. Кожну сек в світі виробляється 1 млрд. вимірювальних операції результати яких використовуються для забезпечення технічного рівня і необхідної якості продукту, безпеки роботи транспорту і т.д. Практично немає жодної сфери діяльності де б не використовувалися результати вимірів. Діапазони вимірюваних величин постійно зростають. Наприклад довжина вимірюється 10 -10 -10 -
Сучасний рівень науки і техніки дозволяє виконувати численні та точні вимірювання однак витрати на них рівні витрат на виконавчі операції. Важливим завданням Метрології як науки є створення еталонів фізичних величин мають діапазон необхідний для сучасної науки і техніки. Ці еталони постійно удосконалюються з урахуванням останніх відкриттів науки. Вартість підтримки світової системи еталонів висока. Співпраця з зарубіжними країнами спільна розробка наукових програм Її висока точність, якість і достовірність однаковості принципів і способів оцінки і точність виміру має величезне значення. Важливу роль у використанні досягнень в метрології в промисловості відіграють нормативні документи ССМ. Тому в процесі вивчення курсу МСС будуть активно використовувати останні нормативні матеріали держстандартів.
Основні терміни
Основні терміни сформульовані в ряді діючих нормативних документів (1970 р. введений ГОСТ 16263-70 «Метрологія. Терміни та визначення»). Подальший розвиток Метрології викликала необхідне уточнення термінів і врахування при цьому матеріалів виданих за кордоном (міжнародний термінологічний словник). 1994 введено новий рекомендаційний документ «Рекомендації. Метрологія. Основні терміни та визначення ", розроблений НУО в НДІ Метрології Д.М. Менделєєва.
Метрологія - наука про вимірювання, методу і засоби забезпечення їх єдності та вимоги точності. (Метрологія не тільки наука, але і галузь практичної діяльності.)
Фізична величина - одне з властивостей фізичного об'єкта загальне в якісному відношенні для багатьох фізичних об'єктів, але в кількісному відношенні різна для кожного і них.
Вимірювання - сукупність операцій виконуваних за допомогою технічного засобу зберігає одиницю величини, що дозволяє зіставити виміряну величину її одиницею і отримати значення вимірюваної величини.
Єдність вимірювань - стан вимірювань при якому їх результати виражені в законних одиницях, а похибки відомі з певною ймовірністю і не виходять з дозволених.
Першою умовою забезпечення єдності вимірювань є кончина результатів одиницях які були б одними і темі ж всюди де проводиться вимірювання.
Друга умова: необхідність виконувати їх так, щоб «супроводжують» вимірювання похибка їх результатів були б відомих і не виходили б із заданою вірогідністю за встановлені межі.
Похибка - відхилення результатів вимірювань від істинного значення вимірюваної величини. Δx = х ізм - х прийн. Говорять не про похибки вимірювання, а про точність. Якісно точність вимірювання характеризується близькістю до нуля результатів вимірювання.
Класифікація вимірювань
Вимірювання як експериментальні процедури визначають певні значення певних величин різноманітні, що пояснюється безліччю відомих величин, різних характерів зміни їх у часі, різними вимогами.
За способом отримання інформації:
прямі вимірювання, при яких шукані значення фізичної величини визначають шляхом порівняння з мірою цієї величини (лінійка, вольтметр)
- Непрямі. При яких шукані значення фізичної величини визначає на підставі результатів інших фізичних величин пов'язаних із шуканою величиною деяких заздалегідь відомих функціональних залежностей (вимірювання потужності струму)
- Сукупні вимірювання, при яких проводять одночасно вимірювання кількох однорідних величин з певною шуканої величини шляхом рішення системи рівняння.
- Спільні вимірювання при яких проводяться вимірювання двох або декількох неоднорідних фізичних величин з метою знаходження залежності між ними.
Як при сукупних так і при спільних вимірів шукані значення знаходять шляхом розв'язання рівнянь. Тому ці методи близькі один до одного і розрізняються тільки тому, що при сукупних однорідних величини, у сумісні неоднорідні. Якщо провести поділу операцій проведених при сукупних вимірах, то вони призводять до прямих, однорідні до непрямих.
За характером вимірювання величин в процесі вимірювання:
- Статистичні вимірювання, які проводяться при практичному сталості вимірюваної величини (статистичний режим).
- Динамічне вимірювання. Величини змінюються в часі (динамічний режим).
До статистичним відносяться параметри які в процесі спостереження не змінюються в часі або розглядаються незмінними (розміри оброблюваної деталі, ел-е напряж)
Динамічний режим виникає при вимірі не змінюються величин безпосередньо після включення засоби вимірювання в слідстві її інерційності. Крім того, в сучасних технологічний та ін процесах величини можуть зазнавати ті чи інші зміни. До них відносяться вимірювання параметрів періодичних і апериодических сигналів зміни яких можна описати лише імовірнісними закономірностями. Характерними для «чистих» динамічних вимірах є те, що результат вимірювань змінюється в часі фізичної величини представляється сукупністю її значень із зазначенням моменту часу яким відповідає ці вимірювання.
В інших випадках результат динамічного вимірювання може бути представлений деяким усередненим числовим значенням
Статистичні вимірювання пов'язані з визначенням характеристик випадкових процесів, шумових сигналів і т.д.
За кількістю вимірювальної інформації:
1. Одноразові. При яких число вимірювань дорівнює числу вимірюваних величин. Якщо вимірюється одна величина, то вимірюють один раз. При цьому мати на увазі, що керуватися одним досвідом при вимірі тієї чи іншої величини не завжди виправдано. У багатьох випадках рекомендується виконати не менше двох-трьох вимірів які дозволяють уникнути грубих помилок - промахів. При цьому результат вимірювань, тобто значення фізичної величини отримані при вимірі, тобто середнє з цих двох-трьох розрахунків.
2. Багаторазові. При яких число вимірів більше числа вимірюваних величин в n / m раз, де n - число вимірювань кожної величини, m - число вимірюваних величин. Зазвичай для багаторазових вимірювань n> = 3. Багаторазові зміни проводять з метою зменшення впливів випадкових складових похибок вимірювання.
По відношенню до основних одиниць виміру:
1) абсолютні. При яких результат вимірювання грунтується на прямих вимірюваннях однієї або декількох основних величин, і (чи) використання фізичних констант.
2) Відносні. При яких проводяться вимірювання відношення вимірюваної величини до деякої однорідної величиною грає роль одиниці або вимірювання величини по відношенню до однорідної величиною прийнятої за вихідну.
Основні характеристики вимірювань.
До основних характеристик вимірювань відносяться:
1. Вживані при тих чи вимірах принципи вимірювання.
2. Методи вимірювання.
3. Точність вимірювання.
1. Принципи вимірювань - фізичне явище покладене в основу вимірювання. Розглянемо деякі широко поширені явища:
а) п'єзоелектричний ефект, полягає у виникненні ЕРС на межі деяких кристалів (кварц) під дією зовнішніх сил (стиснення, розтягнення). Найбільше застосування для вимірювання знайшли Кварц і п'єзокераміка, що володіє досить високою механічною міцністю і температурної залежністю. П'єзоелектричний ефект звернемо: ЕРС прикладена до пьезокристаллу викликає механічне напруження на їх поверхні. Вимірювально-перетворювальний датчик на п'єзоелектричному ефекті використовують для динамічних вимірювань.
б) Термодинамічний ефект, широко застосовується для вимірювання температури. Два види використання: 1) використовують властивості зміни R металів і напівпровідників при зміні температури (мідь, платина), відповідний вимірювальний перетворювач називається терморезистором. Вимірювальні елементи п.п. перетворювача термістори. Зі збільшенням температури R зменшується, а термометра збільшується. Др способами використання термоеффектом є термоЕРС виникає в термопарі.
г) Фотоелектричний ефект. Для вимірювань використовується зовнішній і внутрішній фотоефекти. Зовнішній виникає у вакуумовані балоні, що мають анод і фотокатод. При висвітленні фотокатода в ньому під впливом фотонів світла емітуються електрони. У разі наявності між анодом і фотокатодом електричної напруги емітуються електрони утворюють еклектичний струм, званий фотоструму. Внутрішній виникає при висвітленні шару між деякими напівпровідниками і металами. У цьому випадку порушується ЕРС у ряду напівпровідників під впливом світлового випромінювання, змінюється еклектичне опір. Іноді це називається фоторезистивной ефектом, а пристрій фоторезистор. «Темновой», при відсутності світла, опір R досить велике 8 жовтень Ом, при висвітленні воно може зменшуватися до 10 5 Ом. Фоторезистори володіють високою чутливістю.
2. Методи вимірювання. Метод вимірювання - сукупність використовуваних способів порівнянь вимірюваної величини з її одиницею відповідно до обраної (реалізованої) принципів вимірювань. Всі вимірювання поділяються на методи безпосередньої оцінки і методи порівняння. Використання методу безпосередньої оцінки дозволяє визначити значення величини безпосередньо по звітному пристрою що показує засоби вимірювання. Міра відбиває одиницю виміру в вимірі не бере участь. Її роль у показі вимірювання грає шкала проградуйовані при його виробництві за допомогою досить точних засобів вимірювань. Метод порівняння з мірою передбачає порівняння вимірюваної величини з рівною мірою. Методи порівняння зазвичай реалізуються різними шляхами. До основних з них можна віднести: диференціальний метод, нульовий метод, метод вимірювання заміщенням метод збігів.
Диференціальний - метод, при якому вимірювана величина порівнюється з однорідною величиною має відоме значення, що відтворюється мірою. Точність цього методу може бути високою і визначається точністю величини відтворюваної заходи.
Нульовий - метод є окремим випадком диференціального методу, полягає в тому, що результати впливу вимірювання вимірюваної величини взаємно врівноважується до нульового показника. Метод вимірювання заміщенням полягає в тому, що вимірювана величина заміщується заходом з відомим значенням величини. Метод збігів полягає в тому, що різниця між вимірюваною величиною і відомою величиною вимірюють використовуючи збіги відміток їх шкал.
Поняття про точність
Точність вимірювання визначається близькістю до нуля похибки вимірювань, тобто близькість результатів вимірювань до істинного значення вимірюваної величини. Але якщо похибка вимірів можна кількісно виразити в одиницях вимірюваної величини або відносно погрішності і до результатів вимірювання, то точність вимірювань кількісно результат вимірювання визначити не можна. Тому не говорять про високу, середньої, низької точності вимірювання в якісному відношенні.
Класифікація засобів вимірювання
Засоби вимірювань представляють собою технічний пристрій, призначений для вимірювань мають з цією метою нормування метрологічні характеристики відтворюють та / або зберігають одиницю фізичної величини. На відміну від засобу вимірювання від інших технічних пристроїв є головним чином наявність заходи і нормованих технічної характеристики до коштів.
1. заходи призначені для відтворення та / або зберігання фізичної величини одного або декількох заданих розмірів і до мірою відноситься заходи, вагові заходи, нормальні. Міра, відтворювальна офіційну величину одного розміру, називаються однозначними, відтворювальна величина різних розмірів - багатозначних (міліметрова лінійка). Застосовують також заходи, набори заходів і магазини заходів. Набір заходів - комплект однорідних заходів різного розміру, призначених для застосування в різних поєднаннях. Магазин заходів - набори заходів, конструктивно об'єднаних в один пристрій в якому передбачено ручне або автоматизоване з'єднання в одне ціле. До однозначним заходів належать стандартні зразки та стандартні речовини. Стандартні зразки являють собою спеціально оформлене тіло, встановленого за результатами метрологічної атестації значення фізичної величини що характеризують властивості або склад матеріалу речовини.
Визначення похибки результатів вимірювань
Будь-які виміри лише тоді набувають будь-яку значимість коли з результатом можна довіряти і і проводяться з наступними різними цілями:
1. коли треба впевнитися в тому, що вироблені (набувальна) продукція відповідає заданій якісними і кількісними властивостями.
2. Коли необхідно визначити невідоме властивість об'єкта (фізичної системи, процесів, явища) вимірювання.
3. Коли необхідно спостерігати за кількісними та якісними вимірами об'єкта вимірювання.
Кожен об'єкт вимірювання володіє деякими кількістю властивостей (ознак) для визначеності яких можна судити про його зміст (стані). Яку б мету не переслідували б вимірювання, головним завжди залишається оцінка за їх результатами випробуваного значення величини (як правило фізичної), яка розглядається як ідеальна в якісному і кількісному відношенням її характеристик. Істинне значення величини з філософської точки зору зіставляється абсолютної істини, тобто воно може бути визначене тільки в результаті нескінченного процесу вимірювань, відповідний нескінченним процесом вдосконалення методів і засобів вимірювання. Т.ч. ми в змозі спостерігати справжню величину. Наприклад довжину оброблюваної деталі, але визначити її точне значення за допомогою вимірювання е можемо. Разом з тим, вимірювання доцільно тільки тоді, якщо вимірювану величину можна сопастваіть з деякою відомої величиною, мірою, еталоном і т.д. Тому для практичного застосування невідомого істинного значення величини складають дійсне значення величини, це значення визначається експериментально, приписується вимірювану величину і розглядається як величина, значення якої найбільш точно відображає дане вимірювальної задачі істинне значення вимірюваної величини. Очевидно, справжнє значення часу за своєю природою є єдиним в момент вимірювання. Дійсним значенням величини залежно методів засобів використовуваних для його визначення може мати безліч значень, зіставляються цього єдиного. Похибка результату вимірювань представляється відхиленням результату вимірювань від дійсної величини і її абсолютного значення яка дорівнює різниці між виміряними значеннями. Оскільки істинне значення точно не відомо, то також точно не відомі і похибки вимірювань. На цій підставі іноді говорять про невизначеність похибки вимірювань і пропонують замінити похибка терміном «невизначеність». На практиці для визначення похибки вимірювання користуються поняттям дійсного значення величини якому завжди приписується певне значення. Чим вище похибка і методу засоби вимірювання, за допомогою яких визначено дійсне значення величини, тим впевненіше воно може розглядатися як близьке до істинного. Точність похибки вимірювання визначити неможливо, тому одним із завдань метрології є розробка методів оцінки похибки вимірювань з метою можливостей їх зменшення. При цьому оцінка похибки найчастіше проводиться стосовно визначення абсолютного його значення вираженого в одиницях вимірюваної величини за допомогою рівняння!! де - дійсне значення вимірюваної величини. Визначення похибки у вигляді (2) суворо відповідає ідеальній моделі похибки (1) є експериментальною організації визначення (1). В обох випадках говорити про невизначеність похибки вимірювання не коректно. Якщо при використанні засоби вимірювання про дійсних значеннях вимірюваної величини експериментатор не обізнаний і таким чином важко визначити похибку, то застосовується процедури% а виробляються багаторазові вимірювання величини і знаходиться середнє арифметичне значення результатів вимірювань. Воно і приймається за дійсне значення вимірюваної величини. Після цього по (2) можна знайти похибка кожного з наведених вимірювань. Часто для визначення дійсного визначення величини застосовують більш точне засіб вимірювання (еталон).
Основні джерела похибок вимірювань
До цих пір були розглянуті похибки результати вимірювань відповідно до ворожіння (1) і (2). У цих визначення результат вимірювання залежить від багатьох факторів: 1) застосування методу вимірювання 2) застосування засоби вимірювання. 3) умови проведення вимірювання (температури, тиску, вологості навколишнього середовища) 4) способи обробки результатів вимірювання 5) кваліфікація операторів проводять і організують вимірювання.
Зазначені чинники по-різному позначаються на відмінності результату вимірювань від чистого значення вимірюваної величини. Перш за все завжди існує похибка за рахунок заміни істинного величини, її відображенням у вигляді дійсного значення. Це джерело похибки коли експериментатор проводить вимірювання задано вимірюване значення не розглядають. Більшість вимірів проводяться за допомогою робочих засобів вимірювання відносяться до зазначеного випадку. Вимірювання, результати яких визначаються за шкалою вимірювального приладу не вимагають оцінки як істинного, так і дійсного значень вимірюваної величини. Визначені за шкалою результат вимірювань відрізняється від дійсного результату на відому величину, рівну похибки засобу вимірювання. Іншим джерелом похибки вимірювання безпосередньо пов'язана з похибкою засобів вимірювання є особливості застосовуваного методу вимірювання (при вимірюванні маси рідини в резервуарі). На результат вимірювань буде позначається відмінності значення щільності рідини від її номінальної щільності за рахунок неутонченного вимірювання атмосферного тиску, її температури. Зазвичай будь-який застосовується метод вимірювання вносить ту чи іншу похибку в результат вимірювань, якщо методика вимірювань це джерело похибок не врахований. Джерелом похибки методу вимірювання часто є наближення прийняті для величини у разі непрямих та сукупних вимірювань. Це призводить до наявності математичної залежності зв'язує справжню величину з вимірюваними величинами. У багатьох вимірювальних процесах основним джерелом похибки є застосовується засіб вимірювання, його недосконалість: спотворення характерних ознак вимірюваної величини (вхідного сигналу) надходять на вхід засоби вимірювання в процесі перетворення або вимірювальних перетворень. При цьому вхідна величина (вихідний сигнал) містять похибки вимірювальних перетворень. Крім того принцип дії покладений в основу засобу вимірювання може бути неадекватний до вимоги відтворення вимірюваної величини. Наприклад, у цифрових засобах вимірювання аналоговий вхідний сигнал перетвориться в дискретний, в результаті чого вихідна функція описує вимірювану величину замінюється деякою сукупністю деяких її миттєвих значень. Відновлення вихідної функції здійснюється за допомогою лінійної інтерпретацією між дискретними миттєвими значеннями. Точне відновлення вихідної функції при цьому практично неможливо. З'являється похибка методу, властивого самого методу вимірювання. Т.ч. методичні похибки можуть бути незалежними від засобу вимірювань і можуть також визначатися своїм засобом визначення. У разі визначення заздалегідь невідомих похибок методична складова виникає в наслідок неадекватності розрахованих співвідношень реального змісту вимірюваної величини. Таким виміром відносяться вимірювання з вимогам високої точності вимірювання та з отриманням їх результату шляхом подальшого розрахунку. Наприклад, при проведенні непрямих сукупних вимірювань. У даному випадку алгоритми підрахунку для знаходження результатів вимірювання його похибка можуть більшою чи меншою мірою враховувати можливості використання існуючих методів для відповідної оцінки істинного значення вимірюваної величини. Наприклад, спрощені методи обробки результатів вимірів можуть також призвести до недостовірної їх оцінки.
Засоби вимірювань в залежності від точності прийнятих в його конструктивної реалізації рішень адекватних обраному принципом вимірювань фізичної величини є джерелом інструментальної похибки. Часто найбільш істотних серед всіх інших джерел похибка. Наприклад у разі нерівності плечей коромисла ваг вимірювана маса буде врівноважуватися набором гир (навіть найбільш точних) з похибкою спричиненої нерівністю плечей. Похибка буде представляти у вигляді інструментальної похибки (однаково присутніх при всіх вимірах).
Джерелом похибки вимірювання, іноді досить грубої, може бути недостатня кваліфікація оператора, його слабка підготовленість до вимірювань, іноді і неуважність.
Класифікація похибок вимірювань
Похибка вимірювань класифікуються наступним чином:
- За формою представлення інформації: абсолютна, відносні, наведені. Абсолютна виражається в одиницях вимірювання величини представляється різницею між виміряним і істинним значенням вимірюваної величини. Абсолютна похибка засобу вимірювання відповідає вказаному визначенням, але для міри і вимірювального приладу має різний зміст. Абсолютна похибка заходи - різниця між номінальним значенням міри і істинним значенням відтворюваної нею величини. Абсолют похибка вимірювального приладу представляється різниця між показаннями приладу та істинним значенням вимірюваної величини. Показання приладу - значення вимірюваної величини, що визначається за його звітному пристрою.
Відносна похибка надається відношенням абсолютної похибки до істинного значення вимірюваної величини Допускається замість в рівнянні користуватися свідченнями приладу. Зазвичай виражається у відсотках. Приведена похибка вимірювання - відношення абсолютної похибки до нормуюче значення величини. Нормуюче значення в залежності від типу приладу приймається рівною верхній межі виміру (у випадку якщо нижня межа дорівнює нулю).
Класифікація похибок вимірювання
Похибки вимірювання класифікуються наступним чином.
За формою подання інформації похибки поділяються на:
- Абсолютні
- Відносні
- Наведені.
Абсолютна похибка вимірювань Δ виражена в одиницях вимірюваної величини, представляється різницею між виміряним і істинним (дійсним) значенням вимірюваної величини Δ = x изм-х п (д)
Абсолютна похибка засобу вимірювань відповідає зазначеному визначенням, але для міри і вимірювального приладу має різний зміст. Абсолютна похибка заходи - різниця між номінальним значенням міри і істинним (дійсним) значенням відтворюваної нею величини. Абсолютна похибка вимірювального приладу представляється різницею між показанням приладу і щирим (дійсним ) значенням вимірюваної величини визначається за відлікового пристрою.
Відносна похибка δ представляється відношенням абсолютної похибки до істинного (дійсного) значення вимірюваної величини δ = Δ / г п (д). Допускається в рівнянні замість х п (д) користуватися показаннями вимірювального приладу. Зазвичай відносна похибка виражається у відсотках.
Приведена похибка γ (вимірювального) приладу - відношення абсолютної похибки до нормуюче значення х п γ = Δ / г п
Нормуюче значення в залежності від типу вимірювального приладу приймається рівним верхній межі вимірювань (у разі, якщо нижня межа - нульове значення односторонньої шкали приладу)
Більшість вимірювальних приладів представляють собою сукупність вимірювальних перетворювачів і, природно, сигнали вимірювальної інформації на виході і на вході засоби вимірювань можуть не збігатися як за значенням так і за природою фізичної величини (у датчиках). Співвідношення між вхідними і вихідними сигналами називається функцією перетворення засоби вимірювань. Для датчиків функція перетворення є основною метрологічної характеристикою. Функція перетворення може бути представлена формулою, таблицею, графіком (рис. 1)
де x - значення величини на вході; y - значення величини на вході засоби вимірювань;
Для даного типу засобу вимірювань (вимірювального перетворювача) тобто для безлічі однотипних засобів вимірювань, функція перетворення є номінальною (дійсної) характеристикою. Реальна функція перетворення конкретного вимірювального перетворювача більшою чи меншою мірою відрізняється від номінальної. Тому в технічній документації на засоби вимірювань зазвичай встановлюється область допустимих відхилень реальної функції перетворення від номінальної. Засіб вимірювання з відхиленнями, що допускаються функції перетворення метрологічно справним.
Якщо на вході приладу сигнал х1 (рис 1а), то на виході виміряне значення у1, а номінальне (дійсне) значення у зв. Очевидно, абсолютна похибка вимірювання по виходу буде Δy = y 1-y н. Таким же чином можна визначити відповідно до реальної і номінальної функціями перетворення абсолютну похибку при інших значеннях вхідного сигналу і побудувати залежність зміни абсолютної похибки перетворювача (по входу) залежно від значень вхідного сигналу. Якщо номінальна функція перетворення лінійна, а реальна нелінійна, то залежність похибки по виходу має вигляд кривої, показаної на малюнку 1б. тобто ця залежність в прийнятому масштабі «повторює» реальну функцію перетворення.
Іноді використовують поняття «абсолютна похибка засобу вимірювання по входу», яка представляється різницею між значенням величини на вході засоби вимірювання та її дійсними значеннями на вході (Рис1) Δx = x 1-x н Для лінійного перетворення похибка по входу можна записати у вигляді Δ y = y 1-к н x 1 де до н = tgα - кутовий коефіцієнт, званий коефіцієнтом перетворення. Тоді похибка по входу буде мати вигляд Δx = к н -1 y 1-x 1. У загальному випадку Δy = yf н (x), де f н (x) - номінальна (дійсна) функція перетворення; y - виміряне значення сигналу. Δx = f н -1 (x) - x де f н -1 (y) - функція зворотного перетворення, що приводить до значення сигналу на вході х н (Рис1), x - виміряне (реальне) значення сигналу на вході.
2. За характером зміни результатів при повторних вимірах похибки поділяються на: систематичні, випадкові. Систематичними називаються похибки які при повторних вимірах залишаються постійними або змінюються закономірно, зазвичай прогресуючи. Постійні систематичні похибки свідчать про високі або недостатніх показниках метрологічної надійності застосовуваного засоби вимірювання і можуть бути усунені (враховані) передбаченими апаратурними методами корекції або введенням поправок в результати вимірювань. Однією з поширеної систематичної похибок є похибка градуювання. Дана похибка легко виявляється, складається таблиця поправок яка використовується при визначенні результатів вимірювань.
Систематичні похибки можуть викликатися недостатньо точним виконанням принципу і методу вимірювання (наприклад инерционностью механізмів вимірювання)
Постійні статистичні похибки у випадках, коли вони відомі, і значення їх у вигляді поправок вказані в нормально-механістичної документацііна засіб вимірювання, враховується в кожному з результатів вимірювань. При цьому поправка на систематичну похибку, що вводиться в результат вимірювань, дорівнює її за абсолютним значенням і протилежна за знаком. Закономірно змінюються систематичні похибки, зростаючі з часом експлуатації засоби вимірювання, як правило, квазімонотонно, називаються прогресуючими систематичними похибками. Вони викликаються процесами старіння вузлів засоби вимірювання. Внаслідок цього контрольовані і неконтрольовані параметри (характеристики) вимірювальних приладів змінюються і відповідно зростають інструментальні похибки засобу вимірювань, по розглянутій класифікаційної групи, відносяться до систематичних. Старіння піддаються і заходи, наприклад, кінцеві міри довжини, гирі. Це відбувається через поступове стирання поверхонь, окислення та ін процесів.
У кожному виді вимірювань, де застосовуються відповідні засоби вимірювань, вивчаються як джерела та значення систематичних похибок, так і способи їх усунення.
Систематичні похибки найбільш просто виявити шляхом зіставлення результатів вимірювань фізичної величини, проведених за допомогою досліджуваного засобу вимірювання, і за допомогою однорідного більш точного (рис. 2)
За результатами вимірювань проведених за схемою 2 систематична похибка може бути визначена як Δс = yy е. (Δс - систематична, y-досліджуваний y е - еталонний)
Випадковими називаються похибки, що змінюються по повторних вимірах непередбачено, випадковим чином. У процесі будь-якого вимірювання присутні численні впливають величини (температура, тиск) врахувати які практично неможливо, але їх спільне вплив (випадкова комбінація впливів) позначається на одержанні результатів вимірювань, а отже, і на похибки вимірювань. У зв'язку з цим до проведення вимірювань передбачити значення випадкової похибки неможливо. Випадкова похибка на відміну від систематичної не може бути виключена з результату вимірювань, але її вплив можна зменшити за допомогою багаторазових вимірювань шуканої величини з наступним визначенням характеристик випадкової похибки методами математичної статики. Отримані при багаторазових вимірах результати розглядаються як випадкові величини. Слід зазначити, що після виключення (введення поправки) систематичної похибки виділити її не виключену складову при звичайних (робочих) вимірах дуже важко. Ці складові при вимірах часто виявляються з випадковими похибками разом з випадковими похибками, тому кожен результат при цьому розглядається як випадкова величина. Використовуючи ще більш точне засіб вимірювання при виявленні систематичної похибки, можна підвести її невиключену складову до рівня "шуму" який якщо і реєструється, та як випадкова похибка.
До випадкових похибок у більшості випадків відноситься і так звані грубі похибки (промахи), характерні значним перевищенням над очікуваними (зазначеної в нормативно-технічної документації на засіб вимірювання) похибкою з урахуванням даних умов вимірювань. Джерелом грубої похибки найчастіше є неправильний відлік показань приладу. Іноді вони можуть виникати при стрибкоподібному зміну умов вимірювань (наприклад раптова зміна напруги живильної мережі). При статистичному аналізі промахи можуть бути виявлені і відповідні їм результати виключені.
Близькість до нуля випадкових похибок вимірювань називається збіжністю вимірювань.
3. Через виникнення похибки поділяються на інструментальні, методичні та суб'єктивні. Інструментальна (приладова, апаратна) похибка - похибка засобу вимірювання визначається недосконалістю засобів вимірювань, неідеальної реалізацією принципу дії, конструктивно-технічною особливістю, засоби вимірювання і впливом зовнішніх умов. До інструментальних погрішностей зазвичай такі відносять перешкоди на вході засоби вимірювання, викликані її підключенням до об'єкта вимірювань. Інструментальна похибка є однією з найбільш відчутних складових похибки, причому деякі з них є систематичними, інші - випадковими.
Методична похибка - похибка обумовлена недосконалістю, недоліками застосованого в засобі вимірювання методу вимірювання та спрощення при побудові конструкцій засоби вимірювання, в тому числі математичних залежностей. До методичних погрішностей відноситься і неможливість ідеального відтворення моделі об'єкта вимірювань. У більшості випадків ці похибки відносяться до систематичних.
Суб'єктивна похибка - виникає внаслідок індивідуальних особливостей (ступінь уважності, зосередженості, підготовленості) операторів, які виробляють вимірювання. Ці похибки практично відсутні при використанні автоматичних чи автоматизованих засобів вимірювань. У більшості випадків суб'єктивні похибки відносяться до випадкових, але деякі з них, відносяться до особистості оператора, можуть бути систематичними.
4 За умовами проведення вимірювань похибки засобів вимірювань поділяються на основні, додаткові. Основний називається похибка, відповідна нормальних умов застосування засоби вимірювань. Ці умови встановлюються нормативно-технічними документами на види засобів вимірювань або окремі їх види. Встановлення умов застосування і особливо нормальних умов є дуже важливим для пояснення однаковості метрологічних характеристик засобів вимірювань. Виділення основної похибки, що відповідає деяким стандартних умов застосування, є одним з найважливіших чинників забезпечення єдності вимірювання.
Додаткова похибка - похибка, що виникає внаслідок відхилення однієї з впливають величин від нормального значення. Прийнято розрізняти додаткові похибки за окремими впливає величин (наприклад додаткова температурна похибка і ін)
Класи точності засобів вимірювань
Класом точності називається узагальнена характеристика засобів вимірювань, яка визначається межами допустимих основної і додаткової похибок.
Для встановлення класів точності засобів вимірювань застосовуються загальні правила, відповідно до яких проводиться кількісна оцінка гарантованих кордонів похибки засобів вимірювань даного конкретного типу. У РФ такі правила містяться в ГОСТ 8.401-80 «класи точності засобів вимірювань. Загальні вимоги »
Форми подання похибок вимірювань при встановленні класів точності.
Форма представлення класу точності засобу вимірювань визначається межами допустимої основної похибки вимірювань визначається межами допустимої основної похибки вимірювань. У ряді випадків разом з основною нормуються межі допустимої додаткової похибки, форма подання якої може відрізняться від форми представлення основної похибки вимірювань.
Межі похибок вимірювань виражаються межами (верхньої і нижньої) абсолютної похибки засобу вимірювань. Сама форма представлення класу точності межами допустимої основної абсолютної похибки застосовується переважно для заходів маси або довжини, які прийнято виражати в одиницях маси або довжини. Клас точності вимірюваних приладів у більшості випадків виражається межами допустимої основної зведеної або відносної похибки. При цьому основою для визначення форми подання класу точності приладу є характер зміни основної абсолютної похибки засобів вимірювань.
1. Якщо основна абсолютна похибка має адитивний характер, тобто кордону похибок вимірювального приладу не змінюються в межах діапазону вимірювань рис. 3
то клас точності представляється межами допустимої зведеної похибки - межі допустимої основної абсолютної похибки приладу; Р - абстрактне позитивне числ, вибирається з ряду чисел, зазначених нижче;!! - Нормуючі значення, виражене в одиницях абсолютної похибки.
2. Якщо основна абсолютна похибка має мультиплікативний характер, тобто кордону похибок вимірювального приладу лінійно змінюються в межах діапазону вимірювань (рис. 4)! то клас точності представляється межами допустимої відносної похибки у вигляді де - межі допустимої основної абсолютної похибки приладу показання приладу (без урахування знака виміряної величини); q - абстрактне позитивне число.
3. Якщо основна відносна похибка має і адитивну і мультипликативную складові, то клас точності представляється допустимої відносною похибкою у вигляді
де - абстрактні позитивні числа. Позитивні числа P, q, c, d вибираються з встановленого ряду 1 * 10 n; 1,5 * 10 n; 2 * 10 n; 2.5 * 10 n; 4 * 10 n; 5 * 10 n; 6 * 10 n; (n = 1; 0; - 1; - 2; - 3 і т.д.)
На практиці рідко трапляється, коли абсолютна похибка чисто адитивна або суто мультиплікативна. Тому клас точності встановлюється коли або мультиплікативної, або адитивної похибкою можна знехтувати.
При встановленні класу точності за наведеною похибки засобу вимірювання (*) нормуючі значення X N вибирається з урахуванням наступних варіантів, що визначаються видом і характером шкали вимірювального приладу. Якщо прилад має рівномірну шкалу і нульова оцінка на лівому краю шкали або поза нею, то за нормуюче значення X N приймають кінцеве (праве) значення шкали. Якщо ж нульова відмітка знаходиться всередині шкали, то нормуючі значення приймається рівним сумі кінцевих значень шкали, не враховуючи знаків. У деяких випадках прилад призначається для вимірювання відхилення вимірюваної величини від її номінального значення.
Позначення класів точності
Якщо межі допустимої основної похибки виражені у формі абсолютної похибки засобу вимірювання то клас точності в документації і на засіб вимірювання позначається прописними літерами римського алфавіту. Класами точності, яким відповідає менші межі похибок присвоюються літери, що знаходяться ближче до початку алфавіту. Подібним же чином позначаються класи точності засобів вимірювання, для яких межі похибок встановлені у вигляді формули, таблиці, графіка, не відповідає формулами (*), (**), (***). Приклади позначення класів точності у документації та на засобі вимірювання наведені в таблиці
Позначення класу точності зазвичай не наноситься на малогабаритні високоточні заходи (наприклад, еталонні гирі) або на ті кошти, для яких класи точності не встановлюються. Так для багатьох типів радіовимірювальних приладів (генератори високочастотних і низькочастотних коливань осцилографи) в технічному описі, паспорті, технічних умовах зазначаються формули, які дозволяють визначити систематичну, випадкову чи загальну похибку у відповідному діапазоні вимірювань з урахуванням впливають величин та ін На приладі клас точності в цих випадках не вказується (не встановлюється).
Межі додаткової похибки безпосередньо не встановлюються при встановленні класу точності засобу вимірювання, але відповідно до ГОСТ 8.009-84 і ГОСТ 8.401-80 передбачається їх нормування і вказівка в технічній документації:
- У вигляді постійного значення впливає величини (у межах робочих умов засоби вимірювань) або у вигляді постійних значень по інтервалах впливає величини в робочій області;
- Шляхом вказівки відносини межі допустимої додаткової похибки, відповідного інтервалу значень впливає величини в інтервалі робочих умов засоби вимірювання до цього інтервалу.
- Шляхом вказівки функціональної залежності меж припустимих відхилень від номінальної функції впливу.
Межі додаткової похибки встановлюють зазвичай у вигляді Дольного (крайньої) значення допустимої основної похибки засобу вимірювання.
Межі похибок дозволяється виражати не більше ніж двома значущими цифрами, причому округлення похибки при встановленні меж не повинно допускати 5%.
Державна служба забезпечення єдності вимірювань
Про закон РФ «про забезпечення єдності вимірювань».
У Росії до переходу до ринкової економіки забезпечення єдності вимірювання здійснювалася і регулювалася державою централізовано за допомогою метрологічних державних та відомчих центрів, діяльність яких регламентувалася нормативно-технічними документами (ГОСТ, ОСТ і ін)
У результаті всі засоби вимірювань в СССр перебували під державним наглядом. Це визначало в цілому досить високий рівень забезпечення єдності вимірювань, хоча і вимагало великих витрат. У нових економічних умовах було прийнято рішення про перехід системі вимірювань в Росії (російської системи вимірів) на законодавчий принцип управління. У квітні 1993 р. був прийнятий закон Російської «про забезпечення єдності вимірювань». Відповідно до закону державне управління діяльністю щодо забезпечення єдності вимірювань в країні здійснює комітет зі стандартизації і сертифікації та метрології (Держстандарт Росії). У компетенції Держстандарту Росії належить: 1) міжрегіональна і міжгалузева координація діяльності щодо забезпечення єдності вимірювань; 2) Подання уряду РФ пропозицій по одиницях величин, що допускаються до визначення; 3) встановлення правил створення, затвердження, зберігання та застосування еталонів одиниць величин; 4) Визначення загальних метрологічних вимог до засобів, методи і результати вимірювань; 5) Здійснення державного метрологічного контролю і нагляду; 6) Здійснення контролю за дотриманням умов міжнародних договорів РФ про визнання результатів випробувань та перевірки засобів вимірювань; 7) Керівництво діяльністю Державної метрологічної служб та інших державних служб в області забезпечення єдності вимірювань; 8) Участь у діяльності міжнародних організацій з питань забезпечення єдності вимірювань; Крім того до числа функцій державного управління належать: - затвердження документів щодо забезпечення єдності вимірювань; - затвердження державних еталонів (знаходяться у віданні Держстандарту РФ); - встановлення межпроверочних інтервалів засобів вимірювань; - встановлення порядку розробки та атестації методик виконання вимірювань; - організація діяльності Державної метрологічної служби та інших державних служб забезпечення вимірювань; - акредитація державних центрів випробувань засобів вимірювань; - затвердження типу засобів вимірювань; - ведення державного реєстру засобів вимірювань, в яких включаються кошти вимірювань, які пройшли випробування з наступним затвердженням типу; - затвердження переліків засобів вимірювань, які підлягають перевірці; - організація діяльності та акредитація метрологічних служб юридичних осіб на право проведення калібрування засобів вимірювань.
Це далеко не повний перелік функцій державного управління роботами із забезпечення єдності вимірювань. Деякі з цих функцій будуть розглянуті детальніше. Державний метрологічний контроль і нагляд поширюється на охорону здоров'я, охорону навколишнього середовища, забезпечення безпеки праці, торгові операції, забезпечення оборони держави, випробування та контроль якості продукції на встановлені відповідності ГОСТ-Р, банківські, податкові, поштові, банківські операції та ін
Відповідно до закону галузі метрологічної діяльності чітко розділені на сферу державного контролю і нагляду та сферу добровільного метрологічного контролю і нагляду, в якій взаємини складаються на основі ринкових відносин. Так, діяльність юридичних (в тому числі недержавних) та фізичних осіб з виготовлення, ремонту, продажу і прокату засобів вимірювань може здійснюватися в установленому порядку. Видача ліцензій на право проведення зазначених робіт юридичними та фізичними особами здійснюється органами Держстандарту РФ після перевірки наявності у цих осіб необхідних для виконання метрологічної діяльності умов (сил і засобів), а також дотримання ними метрологічних правил і норм. Таким чином, метрологічна діяльність поширена і на ринкову, недержавну сферу.
Найважливіша складова діяльності щодо забезпечення однаковості засобів вимірювань, якою є обов'язкова перевірка засобів вимірів, тепер поширюється тільки на ті засоби вимірювань, які підлягають державному метрологічному контролю і нагляду. Право на проведення перевірки засобів вимірювань за рішенням Держстандарту РФ може бути представлено (після акредитації) метрологічним службам юридичних осіб. Органи державної метрологічної служби контролює якість повірочної діяльності.
Засоби вимірювання, що не підлягають перевірці, можуть піддаватися калібруванню під час випуску з виробництва або ремонту, при ввезенні по імпорту, при експлуатації, практиці та продажу. Калібрування засобів вимірювань, проводиться метрологічними службами юридичних осіб з використанням еталонів, супідрядних державним еталонам одиниць величин. Відповідні метрологічні служби юридичних осіб, в тому числі приватного підприємницькі, можуть бути акредитовані на право проведення калібрувальних робіт. При цьому акредитований метрологічним органом фізичних осіб надається право видавати сертифікати про калібрування (від імені організації які їх акредитували).
Законом визначено, що державний метрологічний контроль і нагляд здійснюється головним державним інспекторами та державними інспекторами щодо забезпечення єдності вимірювань. Перевірка засобів вимірювань проводиться державними інспекторами, атестованими як проверітелей. Державні інспектори мають право, в межах можливих на них посадових обов'язків, відвідувати підприємства, організації, де експлуатуються, виготовляються, ремонтуються, продаються, зберігаються засоби вимірювань, незалежно від форм власності цих підприємств ( організацій). При цьому державні інспектори мають право перевірити стан та умови застосування засобів вимірювань, а також атестованих методик для проведення вимірювань і т.д.
Визначимо (відповідно до закону) види державного метрологічного контролю і нагляду роздільно.
Встановлено три види державного метрологічного контролю: 1) затвердження типу засобів вимірювань; 2) перевірка засобів вимірів (у тому числі еталонів); 3) ліцензування діяльності юридичних і фізичних осіб з виготовлення, ремонту, продажу і прокату засобів вимірювань.
Види державного метрологічного нагляду: 1) за випуском, станом і застосуванням засобів вимірювань, атестованим методик для виконання вимірювань, дотриманням метрологічних правил і норм; 2) за кількістю товарів, відчужуваних при торгових операціях; 3) за кількістю фасованих товарів в упаковках будь-якого виду. , при їх розфасовці і продажу.
Метрологічний контроль і нагляд поширюється в основному на державні сфери. У сферах вільних ринкових відносин питання забезпечення єдності вимірювань впорядковує проведення робіт із сертифікації засобів вимірювань, оскільки сертифікат відповідності, який підтверджує технічний рівень і якість виготовлення засобів вимірювань, видається метрологічним органом, акредитованим і контрольованим державної метрологічної службою. Разом з тим, слід мати на увазі, що сертифікація засобів вимірювань, як добровільна процедура, за вибором сертифікуються параметрів, об'єкту їх перевірки, може бути визначаться заявником.
Калібрування засобів вимірювання є добровільною процедурою. Але до юридичних осіб, що проводять калібрування засобів вимірювань, пред'являється більшість вимог, яким повинні задовольняти державні метрологічні органи, які проводять перевірку засобів вимірювань, зокрема, вимоги до розмірів виробничих приміщень, кваліфікації персоналу, наявності та метрологічну справності еталонів, а також нормативно-технічних документів .
Прийняття закону «Про забезпечення єдності вимірювань» сприяє адаптації Російської системи вимірювань до систем вимірювань інших країн через взаємне визнання порядку акредитації.