Нормирование метрологических характеристик средств измерений

 
 
 
 
 

Курсовая  работа 

По  дисциплине: Метрология, стандартизация и сертификация.

На  тему: Нормирование метрологических характеристик средств измерений. 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                           
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 Оглавление 
 
 

Введение…………………………………………………………………………..2 

1. Общие положения……………………………………………………………..4

 

2. Предварительный выбор методов и средств измерений…………………..12 

3. Общие правила и условия определения характеристик           погрешностей измерений………………………………………………………………………15

 

4. Определение характеристик погрешности прямых измерений…………...19

 

5. Определение характеристик погрешности косвенных          измерений………………………………………………………………………25

 

6. Окончательный выбор методов и средств измерений……………………..29

 

7. Пояснение использованных терминов……………………………………...32 

Заключение……………………………………………………………………...37 

Список используемой литературы…………………………………………..  ..43 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 
 

       В настоящей рекомендации излагаются общие указания по выбору методов и средств технических измерений, осуществляемому в процессе разработки методик выполнения измерений (МВИ).

     В отношении выбора типов средств измерений данная рекомендация касается только их метрологических характеристик. В настоящей рекомендации не даются требования, касающиеся степени автоматизации измерений, трудоемкости метрологического обслуживания средств измерений и других факторов, связанных с эксплуатационными, эргономическими и т.п. свойствами МВИ.

      Выбор методов и средств измерений по заданным исходным данным определяет высококвалифицированный персонал, хорошо знакомый с физическими основами измерений, методами нормирования метрологических характеристик и расчета по ним погрешностей средств измерений в реальных условиях их применения, с методами представления и использования результатов и погрешностей измерений, методами расчета результатов и погрешностей косвенных измерений. Нормативно-техническими и методическими документами, в которых заложены основы указанных методов, являются:

ГОСТ 8.009-84 «ГСИ. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений»;

«средств измерений" ">Методический материал по применению ГОСТ 8.009-84»;

РД 50-453-84 «Методические указания. Характеристики погрешности средств измерений в реальных условиях эксплуатации. Методы расчета»;

МИ 1317-86 «Методические указания. ГСИ. Результаты и характеристики погрешности измерений. Формы представления. Способы использования  при испытаниях образцов продукции  и контроле их параметров»;

МИ 1730-87 «Методические указания. ГСИ. Погрешности косвенных измерений параметров процессов. Методы расчета».

      Настоящая рекомендация предназначена служить руководством для разработки частных инструкций или других документов (отраслевых, предприятия и др.), регламентирующих применительно к конкретным видам изделий или процессов правила выбора методов и средств измерений, применяемых при исследованиях, разработке, испытаниях, контроле и других операциях, включающих в себя измерения. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Общие положения

       1.1. Выбор методов и средств измерений в процессе разработки МВИ осуществляется на основании следующих задаваемых исходных данных:

вида  и, при необходимости, описания: объектов измерений; свойства объекта, которое должно быть определено в соответствии с поставленной задачей измерений; других свойств объекта измерений, способных влиять на погрешности измерений;

вида  измеряемой величины, диапазона ее возможных значений, наибольшей возможной частоты (скорости) ее изменения, вида (определенная детерминированная функция, случайная функция и т.п.) и частотного спектра процесса (сигнала), информативным параметром которого является измеряемая величина (если она является параметром или функционалом какого-либо процесса).

      Последние данные принимаются в качестве исходных в тех случаях, когда в соответствии с поставленной задачей измерений и видом объекта измерений не возникают затруднения в выборе величины, которая должна быть принята за измеряемую. Если этот выбор не очевиден, на основании остальных заданных исходных данных должна быть сформирована модель объекта измерений и в качестве измеряемой величины должен быть выбран определенный параметр или функционал параметров модели объекта измерений. После этого устанавливаются необходимые для выбора методов и средств измерений характеристики измеряемой величины;

характеристики  внешних условий проведения измерений  и режимов работы объектов измерений (далее - внешних условий), способных влиять на погрешности измерений;

пределы допускаемых характеристик погрешности  измерений, которым должны удовлетворять  все (любые) результаты измерений, полученные путем применения реализаций разрабатываемой  МВИ (требования к погрешностям МВИ) в заданных условиях.

      Степень конкретности задаваемых исходных данных существенно влияет на близость характеристик погрешности измерений, определяемых расчетным путем в процессе выбора методов и средств измерений, к действительным характеристикам погрешности измерений, присущим данной МВИ при заданных условиях.

      Примечание. МВИ могут быть предназначены для использования в более общих, чем измерения, операциях получения некоторых конечных результатов (результатов испытаний, контроля изделий, технической диагностики машин и др.). При этом результаты измерений представляют собой промежуточные результаты, по которым конечные результаты определяются на основании известных функциональных связей конечных результатов с результатами измерений. Требования к погрешностям подобных МВИ устанавливаются на основании известных функциональных связей показателей степени правильности конечных результатов с погрешностями измерений и заданных допускаемых значений этих показателей.

     Для операций испытаний образцов продукции и контроля параметров образцов продукции соответствующие функциональные связи, а также инженерные способы определения погрешностей испытаний образцов продукции и показателей достоверности контроля параметров образцов продукции по известным характеристикам погрешностей измерений приведены в МИ 1317-86. Пользуясь формулами и графиками, приведенными в МИ 1317-86, можно решать и обратную задачу: определять пределы допускаемых характеристик погрешностей измерений по заданным допускаемым характеристикам погрешностей испытаний образцов продукции или допускаемым показателям достоверности контроля параметров образцов продукции.

       1.2. Выбор методов и средств измерений по заданным исходным данным является многовариантной задачей, приемлемое метрологическое решение которой может быть получено при разных соотношениях составляющих погрешности измерений, т.е. при разных МВИ. Рациональным надо считать такое решение данной задачи, при котором минимизируются затраты на измерения (в том числе, на метрологическое обслуживание средств измерений) при условии обеспечения заданных пределов допускаемых характеристик погрешности измерений в заданных условиях с учетом всех, не только метрологических, требований к МВИ.

       1.3. Выбор методов и средств измерений должен основываться на учете следующих факторов, характерных для задач измерений и для МВИ.

       1.3.1. Измеряемая величина соответствует некоторой модели объекта измерений, принятой за адекватно отражающую свойства объекта, которые должны изучаться путем измерений (МИ 1317-86). Между тем, любая принятая модель практически лишь приближенно отражает изучаемые свойства объекта измерений.

     Примеры: 1. При планировании измерений электрического выходного напряжения и (t) генератора с целью изучения выделяемой в нагрузке мощности, в качестве измеряемой величины следует принять действующее (эффективное) значение напряжения

_{> >}, (1)

где Т - интервал времени, на котором определяется действующее значение напряжения; t - текущее время.

       На основе априорной информации о схеме генератора необходимо уточнить функционал (1) для того, чтобы возможно было выбрать тип средства измерений напряжения (в частности, по рабочему диапазону частот). Может оказаться возможным принять модель выходного напряжения генератора в виде процесса, изменяющегося во времени по синусоидальному закону. Тогда для ориентировочного выбора типа средства измерений напряжения функционал (1) можно записать в виде

_{> >}, (2)

где U_м и ω - амплитуда и круговая частота синусоидального напряжения. При расчете погрешности измерений необходимо учитывать, что в действительности выходное напряжение может отличаться от чисто гармонического и представлять собой сумму гармоник (если модель выходного напряжения генератора выбрана верно, первая гармоника должна превалировать). Поэтому при расчете погрешности измерений надо считать, что измеряемая величина в действительности должна выражаться функционалом

_{> >}. (3)

       Вследствие этого погрешность средства измерений может содержать дополнительную «частотную» составляющую, вызванную влиянием на выходной сигнал средства измерений высших гармоник напряжения генератора.

       2. При планировании измерений внутреннего диаметра втулки для изучения возможной степени уплотнения сочленения втулки с проходящим через нее валом, на основе априорной информации о конструкции втулки принята модель внутренней поверхности втулки в виде прямого кругового цилиндра. При этом в качестве измеряемой величины может быть принят внутренний диаметр втулки в любом ее поперечном сечении при любой угловой координате.

       В действительности, внутренняя поверхность втулки вследствие особенностей технологии ее изготовления может несколько отличаться от прямого кругового цилиндра, например, может обладать некоторой конусностью, а поперечные сечения могут несколько отличаться от окружности. Поэтому принятая измеряемая величина - диаметр в любом поперечном сечении при любой угловой координате - не полностью соответствует и свойствам самой втулки, и задаче, для решения которой проводятся измерения, и определению возможной степени уплотнения сочленения втулки с валом.

       1.3.2. Возможно использование вторичного процесса (см. Приложение). Процесс характеризуется определенной функциональной зависимостью своего информативного параметра от измеряемой величины. Эта функция, в общем случае, содержит ряд параметров, не зависящих от измеряемой величины, но изменения которых могут влиять на погрешность измерений. Эти параметры могут изменяться самопроизвольно или под воздействием каких-либо факторов в пределах, которые при анализе погрешностей МВИ должны быть установлены.

     Примечание. Далее в рекомендации не будут различаться измеряемая величина и информативный параметр вторичного процесса.

1.3.3. Измеряемая величина (при косвенных измерениях - величина, подвергаемая прямым измерениям) передается от объекта измерений средству (средствам) измерений в общем случае так, что не обеспечивается строгое равенство размеров измеряемой величины у объекта измерения и на входе средства измерений.

       Пример. При прямом измерении внутреннего диаметра втулки средство измерений не может быть практически установлено так, чтобы воспринимать строго длину именно того отрезка, который принят «по определению» за диаметр втулки: средство измерений практически невозможно установить строго в плоскости поперечного сечения и по диаметру; оно практически устанавливается в плоскости, лишь близкой к плоскости поперечного сечения, и по хорде, лишь близкой к диаметру.