Методы передачи размера единицы величины, стандартные образцы
К допустимым методам поверки (калибровки) СИ относятся следующие:
® Метод непосредственного сличения поверяемого или калиброванного СИ с эталоном соответствующего разряда.
® Метод сличения поверяемого или калибруемого СИ с однородным эталонным СИс помощью компаратора (прибора сравнения).
® Метод прямых измерений применяется в случае, когда имеется возможность многозначной эталонной меры произвести сличение и определить погрешность испытуемого СИ в пределах измерений.
® Метод косвенных измерений величин, позволяющий реальный размер меры находить с помощью поверочного или калибрующего СИ прямыми измерениями нескольких эталонов величин.
Метод непосредственного сличения заключается в сличении показаний образцового и контролируемого средств измерений, проводимого без применения каких-либо сравнивающих или иных технических средств.
Метод используется при градуировке, калибровке, поверке измерительных приборов и ряда мер (например, мер вместимости) низкой и средней точности. Это наиболее технически простой метод, не требующий высокой квалификации оператора. При определенных условиях метод позволяет с помощью одного образцового прибора определять метрологические характеристики значительного числа одновременно включенных однотипных контролируемых измерительных приборов. Например, при определении характеристик счетчиков электрической энергии методом непосредственного сличения число одновременно включенных приборов может составлять несколько сотен.
Метод сличения с помощью компаратора состоит в сравнении входной величины контролируемого измерительного прибора или величины, воспроизводимой контролируемой мерой, с величиной, воспроизводимой образцовой мерой, с помощью сравнивающего устройства.
Метод используется при градуировке, калибровке, поверке измерительных приборов, мер, измерительных преобразователей предельно высокой точности. Для исключения систематических погрешностей, возникающих при передаче размеров единиц, широко используются методы, рассмотренные в разделе 2.6.3., в частности, методы замещения, противопоставления, компенсации погрешности по знаку. При этом могут применяться различные устройства сравнения — нулевые, дифференциальные, термоэлектрические, интерференционные и ряд других, что делает этот метод наиболее технически и методически сложным и требует операторов высокой метрологической квалификации.
Метод прямых измерений в свою очередь можно подразделить на следующие два метода:
1. прямое измерение контролируемым измерительным прибором величины, полученной с помощью образцового средства измерений (образцовой меры);
2. прямое измерение образцовым средством измерений (образцовым прибором) величины, воспроизводимой контролируемой мерой.
Данный метод технически просто поддается автоматизации и является наиболее производительным методом передачи размеров единиц для мер и измерительных приборов. В последнее время метод получил широкое распространение благодаря появлению на рынке достаточно точных образцовых многозначных мер различных величин – калибраторов. Наличие простых в управлении переносных калибраторов позволяет осуществлять передачу размеров единиц техническим средствам измерении непосредственно на месте их установки.
К методу прямых измерений можно отнести также независимую калибровку (поверку), проводимую без применения образцовых средств измерений и представляющую собой, по сути, совокупные измерения.
Данный метод возник при разработке особо точных средств измерений, определение погрешности которых невозможно другими методами. Однако этот метод применим только к тем средствам измерений, принцип действия которых базируется на отношении одноименных параметров измерительной цепи (делители напряжения, потенциометры постоянного тока).
Например, для делителей напряжения основной параметр — коэффициент деления — зависит не от конкретных значений электрического сопротивления плеч, а от отношения этих значений. Поэтому при определении погрешности коэффициента деления нет необходимости в передаче этому делителю размера единицы сопротивления, а достаточно определить соотношение сопротивлений плеч. В данном случае метод реализуется в последовательном выделении и сравнении между собой одноименных параметров измерительной цепи, имеющих равные номинальные значения.
Метод косвенных измерений. При реализации этого метода значение величины на выходе контролируемой меры или на входе контролируемого измерительного прибора определяется косвенно, путем прямых измерений других величин, связанных с искомой величиной известной зависимостью. Из всех рассмотренных методов метод косвенных измерений является наименее производительным. Для обеспечения достоверности передачи размеров единиц этим методом приходится предъявлять повышенные требования к образцовым средствам измерений и вспомогательному оборудованию, жестко фиксировать условия проведения измерений. Метод косвенных измерений применяется в тех случаях, когда другие методы передачи размеров единиц не могут быть реализованы или когда косвенные измерения более точны или более просты по сравнению с прямыми измерениями.
Стандартный образец – это образец, вещества или материала с установленными по результатам испытанием значениями одной или более величин, характеризующие свойство или состав этого вещества или материала.
Стандартные образцы — вещества или материалы с достаточно точно известными и официально аттестованными значениями величин, характеризующих их химический состав (содержание элементов, соединений и пр.), свойства (термодинамические, оптические и др.) или некоторые физико-химические или технические параметры (например, молекулярная масса полимера, удельная площадь поверхности порошков, коррозионная стойкость сплавов). Стандартные образцы изготовляют по специальной технологии. Аттестованные значения величин и показатели, характеризующие стандартные образцы, устанавливают по данным тщательно спланированных исследований. Сведения об аттестованных значениях величин, а также другую информацию, необходимую для применения стандартных образцов, приводят в особом документе-свидетельстве. К последнему иногда прилагают инструкции или рекомендации по применению стандартных образцов данного типа. Стандартные образцы используют на стадиях разработки, освоения, эксплуатации и совершенствования методик и приборов для получения градуировочных характеристик и для контроля правильности результатов анализов, или других испытаний. В последнем случае стандартные образцы периодически подвергают анализу в условиях, типичных для данной лаборатории. Устойчивая, достаточно хорошая воспроизводимость значения величины (например, содержания компонента), приведенного в свидетельстве, рассматривается как доказательство правильности результатов текущих анализов (испытаний). В противном случае необходимо выявить и устранить причины неудовлетворительной воспроизводимости результатов. Большое значение имеет соответствие стандартных образцов анализируемым или испытуемым веществам по показателям, от которых зависит правильность результатов, например по интервалам содержания «мешающих» компонентов или по кристаллографической структуре. Номенклатура стандартных образцов составляет несколько тысяч типов. Стандартные образцы используют при разведке, добыче и переработке минерального сырья, в металлургии, химической и нефтехимической промышленности, при контроле загрязнений окружающей среды, в исследованиях состава и свойств веществ, в агрохимии, при клинико-химических анализах.
В основе классификации стандартных образцов лежат:
1. разновидность характеристики, по которой проводится аттестация стандартного образца;
2. метод анализа (сличения) объектов контроля со стандартным образцом;
3. агрегатное состояние самого стандартного образца как материла (вещества);
4. метрологическое назначение.
Согласно этой классификации стандартные образцы подразделяют по первому признаку на
· образцы свойств материалов;
· образцы состава материалов.
По второму признаку различают стандартные образцы для
· и других видов анализа.
По третьему признаку — стандартные образцы в различных агрегатных состояниях:
По четвертому признаку различают метрологическое назначение стандартных образцов :
· контроль качества вещества и т.д.
Особо важное значение имеет класс стандартных образцов для установления чистоты материалов. Понятие особо чистых веществ связано с производством многих материалов современной науки, техники, фармацевтики и т.д. Стандартные образцы подвергаются специальным испытаниям, по результатам которых их сертифицируют и вносят в государственный реестр. В сертификате стандартного образца обязательно указывается срок годности, поскольку практически все вещества и материалы со временем изменяют свои свойства вследствие воздействия окружающей среды. От этого зависит достоверность результатов измерений.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Источник
И передача их размеров
Для обеспечения единства измерений необходима тождественность единиц, в которых проградуированы все существующие СИ одной и той же величины. Это достигается путем точного воспроизведения и хранения в специализированных учреждениях установленных единиц ФВ и передачи их размеров применяемым СИ.
Воспроизведение единицы физической величины – это совокупность операций по материализации единицы ФВ с наивысшей точностью посредством государственного эталона или исходного образцового СИ.
Различают воспроизведение основной и производной единиц.
Например, воспроизведение основной единицы длины (основной единицы) – метра – в соответствии с его определением, принятым на XVII Генеральной конференции по мерам и весам (ГКМВ) заключается в создании при помощи первичного эталона в специальных условиях длины пути, проходимого светом в вакууме за промежуток времени, равный 1/299792458 с, т. е. воспроизведение основной единицы осуществляется путем создания фиксированной по размеру физической величины.
Воспроизведение производной единицы осуществляется на основании измерений другой величины, функционально связанной с измеряемой величиной. Например, воспроизведение единицы силы – ньютона осуществляется на основании известного уравнения механики F=mg, где т– масса, g– ускорение свободного падения.
Передача размера единиц – это приведение размера единицы физической величины, хранимой поверяемым средством измерений, к размеру единицы, воспроизводимой или хранимой эталоном, осуществляемое при их поверке (калибровке).
Размер единицы передается «сверху вниз».
Хранение единиц – это совокупность операций, обеспечивающих неизменность во времени размера единицы, присущего данному средству измерений.
Различают следующие виды эталонов:
– первичный– обеспечивает воспроизведение единицы с наивысшей в стране (по сравнению с другими эталонами той же единицы) точностью; первичные эталоны, признанные решением уполномоченного на то государственного органа в качестве исходного на территории государства, называются государственными. Примером первичного эталона является комплекс средств измерений для воспроизведения килограмма с помощью платино-иридиевого прототипа и эталонных весов;
—вторичный– эталон, получающий размер единицы ФВ непосредственно от первичного эталона данной единицы. Вторичные эталоны широко используются в метрологической практике, создаются и утверждаются в тех случаях, когда это необходимо для организации поверочных работ, а также для обеспечения сохранности и наименьшего износа государственных эталонов;
—сравнения– эталон, применяемый для сличен эталонов, которые по тем или иным причинам не могут быть непосредственно сличены друг с другом;
—рабочий– эталон, предназначенный для передачи размера единицы ВФ рабочим средствам измерений. При необходимости рабочие эталоны подразделяются на разряды – 1-й, 2-й, 3-й. н-й;
–исходный – эталон, обладающий наивысшими метрологическими свойствами (в данной лабораторий, организации, предприятии), от которого передают размер единицы подчиненным эталонам и имеющимся средств измерений. Исходным эталоном в стране служит первичный эталон, исходным эталоном для республики, региона, министерства или предприятия может быть вторичный или рабочий эталон.
Кроме национальныхэталонов, признанных официальным решением в качестве исходного для одной страны, существуют международныеэталоны, которые принимаются по международному соглашению в качестве международной основы для согласования с ними размеров единиц, воспроизводимых и хранимых национальными эталонами.
В качестве примера международного эталона можно привести прототип килограмма, хранимый Международном бюро мер и весов (г. Севр, Франция).
Размер единицы ФВ передается «сверху вниз» от более точных средств измерений к менее точным в соответствии с установленным поверочной схемой числом ступеней передачи: первичный эталон – вторичный эталон – рабочий эталон 1-го разряда – рабочий эталон 2-го разряда . – рабочее средство измерений (рис. 4.2.1.).
Рис. 4.2.1. Общий вид Государственной поверочной схемы (ГПС)
Размеры единиц ФВ передаются от эталонов рабочим средствам измерений, которые используются в промышленности, торговле, науке, медицине и др. Государственные эталоны являются национальным достоянием, по их характеристикам определяют уровень научного, технического и культурного развития страны.
Эталонная база России – это совокупность государственных первичных и вторичных эталонов, а также исходных для страны установок высшей точности для воспроизведения единиц физических величин, являющихся технической основой обеспечения единства измерений в стране.
Основу эталонной базы России составляют государственные первичные эталоны основных единиц – метра, килограмма, секунды, ампера, кельвина, канделы. Современная эталонная база России имеет в своем составе 118 государственных эталонов, 76 установок высшей точности и более 300 вторичных эталонов, обеспечивающих единство и требуемую точность. Она адаптирована в европейскую и международную системы обеспечения единства измерений. Результаты сличения государственных эталонов России с лучшими зарубежными эталонами подтверждают их высокую точность и правильность воспроизведения единиц.
ПОВЕРОЧНЫЕ СХЕМЫ
Порядок передачи размера единицы физической величины от эталона к рабочему средству измерения регламентируется поверочной схемой.
Поверочная схема для средств измерений – это нормативный документ, устанавливающий соподчинение средств измерений, участвующих в передаче размера единицы ФВ от эталона рабочим средствам измерений (с указанием методов и погрешности при передаче).
Различают государственные и локальные поверочные схемы.
Государственная поверочная схема распространяется на все средства измерений данной физической величины, имеющихся в России.
Она разрабатывается в качестве государственного стандарта, не должна противоречить международным государственным схемам. Общий вид государственной поверочной схемы приведен на рис. 4.2.1..
Локальная поверочная схема распространяется на средства измерений данной физической величины, применяемые в регионе, области, ведомстве или на отдельном предприятии.
Все локальные поверочные схемы составляются при наличии не менее двух ступеней передачи размера единицы физической величины и должны соответствовать требованиям соподчиненности, определяемым государственной поверочной схемой.
Поверочные схемы состоят из текстовой части и чертежа. Локальные поверочные схемы могут состоять только из чертежа. Они должны наглядно изображать систему передачи единиц измерений. В локальную поверочную схему должны быть включены значения физических величин или их диапазона, все средства измерений и методы их поверки, основные метрологические характеристики средств измерений.
Положения о поверочных схемах, правила расчета параметров поверочных схем и оформления чертежей изложены в ГОСТ 8.061-80 «ГСИ. Поверочные схемы. Содержание и построение» и рекомендациях МИ-76 «Методика определения параметров поверочных схем».
Поверочные схемы составляются на существующие виды измерений и с развитием и совершенствованием измерений должны периодически пересматриваться. Новые поверочные схемы составляются на новые виды измерительной техники или новые области измерений.
Источник
