Межповерочные интервалы
Метрологическая надежность и
Средств измерений в процессе эксплуатации
Изменение метрологических характеристик
Метрологические характеристики СИ могут изменяться в процессе эксплуатации. В дальнейшем будем говорить о изменениях погрешности A(t), подразумевая, что вместо нее может быть аналогичным образом рассмотрена любая другая MX.
Следует отметить, что не все составляющие погрешности подвержены изменению во времени. Например, методические погрешности зависят только от используемой методики измерения. Среди инструментальных погрешностей есть много составляющих, практически не подверженных старению [5], например, размер кванта в цифровых приборах и определяемая им погрешность квантования.
Изменение MX средств измерений во времени обусловлено процессами старения в его узлах и элементах, вызванными взаимодействием с внешней окружающей средой. Эти процессы протекают в основном на молекулярном уровне и не зависят от того, находится ли СИ в эксплуатации или хранится на консервации. Следовательно, основным фактором, определяющим старение СИ, является календарное время, прошедшее с момента их изготовления, т.е. возраст. Скорость старения зависит прежде всего от используемых материалов и технологий.
Одной из основных форм поддержания СИ в метрологически исправном состоянии является его периодическая поверка, Она проводится метрологическими службами согласно правилам, изложенным в специальной нормативно-технической документации. Периодичность поверки должна быть согласована с требованиями к надежности СИ. Поверку необходимо проводить через оптимально выбранные интервалы времени, называемые межповерочными интервалами (МПИ).
Момент наступления метрологического отказа может выявить только поверка СИ, результаты которой позволят утверждать, что отказ произошел в период времени между двумя последними поверками. Величина МПИ должна быть оптимальной, поскольку частые поверки приводят к материальным и трудовым затратам на их организацию и проведение, а редкие — могут привести к повышению погрешности измерений из-за метрологических отказов.
Межповерочные интервалы устанавливаются в календарном времени для СИ, изменение метрологических характеристик которых обусловлено старением и не зависит от интенсивности эксплуатации. Значения МПИ рекомендуется выбирать из следующего ряда: 0,25; 0,5; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 9; 12; 6К месяцев, где К — целое положительное число. Для СИ, у которых изменение MX является следствием износа его элементов, зависящего от интенсивности эксплуатации, МПИ назначаются в значениях наработки.
При нахождении МПИ выбирается MX, определяющая состояние метрологической исправности средства измерений. В качестве таких характеристик, как правило, используются основная погрешность, СКО случайной составляющей погрешности и некоторые другие. Если состояние метрологической исправности определяют несколько MX, то из них выбирается та, по которой обеспечивается наибольший процент брака при поверках.
Вопросу обоснованного выбора продолжительности МПИ посвящено большое число работ. В настоящее время существуют три основных пути их определения:
• на основе статистики отказов;
• на основе экономического критерия;
• произвольное назначение первоначального МПИ с последующей корректировкой в течение всего срока службы СИ.
Выбор конкретного метода определения продолжительности МПИ зависит от наличия исходной информации о надежности и стабильности СИ. Первый способ является эффективным при условии, что известны показатели метрологической надежности. Наиболее полная информация такого рода содержится в моделях, описывающих изменение во времени MX средств измерений. Эти модели рассмотрены в разд. 13.3. При известных параметрах моделей МПИ определяется моментом выхода погрешности за нормируемый для данного СИ допуск. Однако большой разброс параметров и характеристик процессов старения СИ приводит к большой погрешности расчета МПИ с помощью таких моделей.
Применение методов расчета МПИ, основанных на статистике скрытых и явных отказов, требует наличия большого количества экспериментальных данных по процессам изменения во времени MX средств измерений различных типов. Такого рода исследования весьма трудоемки.
Определение межповерочного интервала по экономическому критерию состоит в решении задачи по выбору такого интервала, при котором можно минимизировать расходы на эксплуатацию СИ и устранять последствия от возможных ошибок, вызванных погрешностями измерения. Исходной информацией для определения МПИ служат данные о стоимости поверки и ремонта СИ, а также об ущербе от изъятия его из эксплуатации и от использования метрологически неисправного прибора. Основная сложность применения этого метода состоит в следующем. Затраты на ремонт и поверку СИ достаточно легко определяются по нормативным документам, В отличие от них потери из-за использования приборов со скрытым метрологическим отказом на практике, как правило, неизвестны. Приходится прибегать к приближенным моделям» описывающим затраты на эксплуатацию СИ со скрытыми метрологическими отказами в виде функции потерь того или иного вида.
Наиболее универсальным является метод, состоящий в произвольном назначении МПИ с последующей корректировкой его величины. В этом случае при минимальной исходной информации назначается первоначальный интервал, а результаты последующих поверок являются исходными данными для его корректировки.
1. Что такое отказ? Чем отличается метрологический отказ от неметрологического?
2. Сформулируйте определение метрологической исправности средства измерений.
3. Что такое метрологическая надежность средства измерений?
4. Сформулируйте определение стабильности, безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости средств измерений.
5. Чем вызвано изменение во времени метрологических характеристик средств измерений? Каким образом могут быть математически описаны эти изменения?
6. Что такое линейная модель изменения погрешности во времени?
7. Что такое экспоненциальная модель изменения погрешности во времени?
8. Что такое логистическая модель изменения погрешности во времени?
9. Назовите основные показатели безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости средств измерений.
10. Что называется межповерочным интервалом?
11. Какие способы выбора межповерочных интервалов существуют?
12. Назовите нормативные документы, в которых рассматриваются вопросы выбора межповерочных интервалов.
Источник
Какие способы выбора межповерочных интервалов существуют
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО МЕЖГОСУДАРСТВЕННОЙ СТАНДАРТИЗАЦИИ
Государственная система обеспечения единства измерений
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕЖПОВЕРОЧНЫХ И МЕЖКАЛИБРОВОЧНЫХ
ИНТЕРВАЛОВ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ
State system for ensuring the uniformity of measurements.
Methods for determining the intervals of verification and calibration
of measuring instruments
Дата введения 2005-03-01
Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-97 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Порядок разработки, принятия, применения, обновления и отмены»
Сведения о рекомендациях
1 РАЗРАБОТАНЫ Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И.Менделеева» (ФГУП «ВНИИМ им. Д.И.Менделеева») Госстандарта России.
2 ВНЕСЕНЫ Госстандартом России
3 ПРИНЯТЫ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 25 от 26 мая 2004 г.)
За принятие проголосовали:
Краткое наименование страны
по МК (ИСО 3166) 004-97
Код страны
по МК (ИСО 3166) 004-97
Сокращенное наименование национального органа по стандартизации
Госстандарт Республики Казахстан
4 В настоящих рекомендациях учтены основные положения международного документа N 10 МОЗМ «Руководство по определению межповерочных интервалов средств измерений, используемых в испытательных лабораториях»
5 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 2 марта 2005 г. N 35-ст межгосударственные рекомендации РМГ 74-2004 введены в действие непосредственно в качестве рекомендаций по метрологии Российской Федерации с 1 марта 2005 г.
6 ВЗАМЕН МИ 2187-92
Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящих рекомендаций и изменений к ним публикуется в указателе «Руководящие документы, рекомендации и правила».
Информация об изменениях к настоящим рекомендациям и текст изменений публикуются в информационном указателе «Национальные стандарты»
1 Область применения
Настоящие рекомендации распространяются на средства измерений (далее — СИ), в том числе рабочие СИ, первичные, вторичные и рабочие эталоны (образцовые СИ), подлежащие поверке или калибровке.
Рекомендации содержат методы определения межповерочных и межкалибровочных интервалов (далее — МПИ), основанные на предположении о непрерывном (с конечной случайной скоростью) изменении метрологических характеристик СИ в процессе эксплуатации или хранения.
Определены критерии установления МПИ, зависимости от МПИ показателей, соответствующих этим критериям, и алгоритм вычисления МПИ.
В приложениях А и Б даны рекомендации по методам расчета первоначального значения МПИ (первичного МПИ) на этапе утверждения типа СИ и методам корректировки МПИ групп СИ на этапе эксплуатации. Приложение В содержит рекомендации по порядку установления и корректировки МПИ.
2 Нормативные ссылки
В настоящих рекомендациях использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:
Примечание — При пользовании настоящими рекомендациями целесообразно проверить действие ссылочных стандартов по указателю «Национальные стандарты», составленному по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящими рекомендациями следует руководствоваться замененным (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяют в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Термины, определения и сокращения
3.1 В настоящих рекомендациях применены следующие термины с соответствующими определениями:
межповерочный (межкалибровочный) интервал: Промежуток времени или наработка между двумя последовательными поверками (калибровками) СИ.
метрологическая исправность СИ: Состояние СИ, при котором все нормируемые метрологические характеристики (далее — MX) соответствуют установленным требованиям.
метрологическая надежность СИ: Надежность СИ в части сохранения его метрологической исправности.
метрологический отказ СИ: Выход MX СИ за установленные пределы.
стабильность СИ: Качественная характеристика СИ, отражающая неизменность во времени его MX.
нестабильность MX СИ: Изменение MX СИ за установленный интервал времени.
Примечание — Если нестабильность СИ оценивают по одной из MX, вместо этого термина можно употреблять термин «нестабильность СИ».
средняя нестабильность MX СИ: Показатель нестабильности MX СИ, равный математическому ожиданию нестабильности этой характеристики по группе СИ данного типа или по совокупности равных периодов эксплуатации одного СИ.
среднеквадратичное отклонение (далее — СКО) нестабильности MX СИ: Показатель нестабильности MX, отражающий рассеяние нестабильности в группе данного типа или в совокупности равных периодов эксплуатации одного СИ и равный квадратному корню из дисперсии.
доверительные границы нестабильности MX СИ: Верхняя и нижняя границы интервала, охватывающего нестабильность MX СИ с некоторой доверительной вероятностью.
вероятность метрологической исправности СИ: Показатель метрологической надежности СИ, равный вероятности того, что в заданный момент времени СИ окажется метрологически исправным.
вероятность работы СИ без метрологических отказов (вероятность безотказной работы): Показатель метрологической надежности (надежности) СИ, равный вероятности того, что в течение заданной наработки или заданного времени эксплуатации метрологический отказ (отказ) СИ не возникнет.
коэффициент метрологической исправности СИ: Показатель метрологической надежности СИ, равный средней доле МПИ, в течение которой СИ находилось в метрологически исправном состоянии.
средняя наработка до первого отказа СИ: Показатель надежности СИ, равный математическому ожиданию наработки СИ до первого отказа.
коэффициент готовности: Показатель надежности изделия, равный средней доле времени эксплуатации, в течение которой изделие находилось в работоспособном состоянии.
квантиль одномерного вероятностного распределения, соответствующий вероятности : Такое значение случайной величины 
, для которого 
, где — интегральная функция распределения случайной величины .
первичный МПИ: Первоначальное значение МПИ, устанавливаемое при утверждении типа СИ.
градуировка СИ: Определение градуировочной характеристики СИ.
условная вероятность ошибки измерительного контроля первого рода: Условная вероятность того, что по результатам измерительного контроля контролируемый параметр будет признан не соответствующим установленному допуску при условии, что фактическое значение этого параметра находится в поле допуска.
условная вероятность ошибки измерительного контроля второго рода: Условная вероятность того, что по результатам измерительного контроля контролируемый параметр будет признан соответствующим установленному допуску при условии, что фактическое значение этого параметра находится вне поля допуска.
функция преобразования СИ: Зависимость выходного сигнала СИ от измеряемой величины, параметров комплектующих элементов и влияющих факторов, характеризующих условия измерений.
функция чувствительности (MX СИ к приращению параметра элемента СИ): Функция измеряемой величины, равная приращению MX СИ в данной точке диапазона измерений при единичном приращении значения параметра элемента.
коэффициент чувствительности: Функция чувствительности, не зависящая от измеряемой величины.
3.2 В настоящих рекомендациях применены следующие сокращения:
СИ — средство измерений.
МПИ — межповерочный или межкалибровочный интервал.
MX — метрологическая характеристика.
СКО — среднеквадратичное отклонение.
НД — нормативный документ.
4 Общие положения
4.1 По порядковому номеру с начала эксплуатации различают 1-й МПИ, 2-й МПИ и т.д.
При определении МПИ для совокупностей однотипных СИ, как правило, назначают единый МПИ для всех СИ вне зависимости от их возраста и порядкового номера поверки (калибровки).
4.2 Первичное значение МПИ, определяемое разработчиком СИ, вносят в эксплуатационную документацию (НД на методику поверки) и утверждают при проведении испытаний в целях утверждения типа.
В процессе эксплуатации это значение корректируется организациями, осуществляющими поверку (калибровку) СИ, с учетом ее результатов.
4.3 МПИ устанавливают в календарном времени для СИ, изменение MX которых обусловлено старением (т.е. не зависит от интенсивности эксплуатации СИ) и в значениях наработки для СИ, изменение MX которых является следствием износа элементов СИ (зависящего от интенсивности эксплуатации).
Их значения целесообразно выбирать в месяцах (эксплуатации или наработки) из ряда: 0,25; 0,5; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10; 11; 12; 15; 18; 21; 24; 30 и т.д. через 6 мес.
При определении интервала между калибровками СИ в других единицах времени (часах, сутках и др.) рекомендуется пользоваться этим же числовым рядом.
4.4 Определение МПИ осуществляют на основании моделирования зависимости показателей точности или метрологической надежности СИ от времени (наработки), прошедшего с момента последней поверки (калибровки).
4.5 Методы, содержащиеся в настоящих рекомендациях, основаны на моделировании процессов дрейфа MX СИ обобщенным нормальным распределением или нормальным распределением.
4.5.1 Обобщенное нормальное распределение приращения значения MX СИ за время означает, что нормальному распределению подчиняется значение 
, где 
— знак величины , — показатель степени, характерный для данного СИ. Плотность обобщенного нормального распределения случайной величины имеет вид
, (1)
где , — среднее значение и СКО величины 
соответственно.
Источник
