Метрологические характеристики средств измерений. Классы точности

Метрологические характеристики средств измерений — это характеристики свойств СИ, влияющие на результат измерений и на его погрешность.
Характеристики, устанавливаемые в НД, называются нормированными, характеристики, определяемые экспериментально — действительными.
Метрологические характеристики (МХ) СИ позволяют:
определять результаты измерений и рассчитывать оценки характеристик инструментальной составляющей погрешности измерения в реальных условиях применения СИ (инструментальной называется составляющая погрешности измерения, обусловленная погрешностью применяемого СИ);
рассчитывать МХ каналов измерительных систем, состоящих из ряда средств измерений с известными МХ;
производить оптимальный выбор СИ, обеспечивающих требуемое качество измерений при известных условиях их применения;

сравнивать СИ различных типов с учетом условий применения.

Для определения МХ у конкретного СИ, нужно провести его метрологическую аттестацию, т. е. всестороннее исследование, выполняемое метрологическим органом для определения метрологических свойств СИ и завершающееся выдачей документа с указанием полученных данных.
Для проведения метрологической аттестации пользуются сведениями, содержащимися в НД. Соответствие этим требованиям МХ каждого СИ должно подтверждаться поверкой. Использование непроверенных СИ запрещено законодательно. Все вопросы нормирования метрологических характеристик СИ регламентируются ГОСТ 8.009 «ГСИ. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений».
Номенклатура МХ и полнота, с которой они должны описывать те или иные свойства СИ, зависят от назначения СИ, условий эксплуатации, режима работы и многих других факторов. В полном перечне установленных МХ можно выделить следующие группы:
градуировочные характеристики, определяющие соотношение между сигналами на входе и выходе СИ в статическом режиме. К ним относятся, например, номинальная статическая характеристика преобразования (градуировочная характеристика) измерительного прибора и измерительного преобразователя, номинальное значение меры, пределы измерения, цена деления шкалы, вид и параметры цифрового кода в цифровом приборе;
показатели точности СИ, позволяющие оценить инструментальную составляющую погрешности результата измерения;
динамические характеристики, отражающие инерционные свойства СИ и необходимые для оценивания динамических погрешностей результатов измерений;
функции влияния, отражающие зависимость МХ СИ от возмущающих факторов и воздействий, а также неинформативных параметров. Неинформативным называется параметр входного сигнала, не связанный непосредственно с измеряемой величиной, но оказывающий влияние на результат измерения (например, частота переменного электрического тока при измерении его амплитуды).

Все метрологические свойства СИ делят на две группы: свойства, определяющие область применения СИ, и свойства, определяющие качество измерения.
К основным МХ, определяющим свойства первой группы, относятся:
диапазон измерений — область значений величины, в пределах которых нормированы допускаемые пределы погрешности. Значения величины, ограничивающие диапазон измерений снизу и сверху (слева и справа), называют соответственно нижним или верхним пределом измерений;
порог чувствительности — наименьшее изменение измеряемой величины, которое вызывает заметное изменение выходного сигнала.

К метрологическим свойствам второй группы относятся:
точность измерений — это качество измерений, отражающее близость их результатов к действительному (истинному) значению измеряемой величины, определяемое погрешностью;
сходимость результатов измерений — характеристика качества измерений, отражающая близость друг к другу результатов измерений одной и той же величины, выполненных повторно одними и теми же средствами, одним и тем же методом, в одинаковых условиях и с одинаковой тщательностью. Высокая сходимость результатов измерения важна при оценке показателей качества продуктов, приобретаемых потребителем;
воспроизводимость результатов измерений — повторяемость результатов измерений одной и той же величины, полученных в разных местах, разными методами, разными операторами, в разное время, но приведенных к одним и тем же условиям измерений (температуре, давлению, влажности и т. д.).
Учет всех нормируемых характеристик необходим при измерениях высокой точности и в метрологической практике. В повседневной производственной практике широко используются обобщенной характеристикой — классом точности.
Класс точности — это обобщенная метрологическая характеристика, определяющая различные свойства СИ. Например, у показывающих электроизмерительных приборов класс точности помимо основной погрешности включает в себя также вариацию показаний, а у мер электрических величин — величину нестабильности (процентное изменение значения меры в течение года).
Класс точности СИ уже включает систематическую и случайную погрешности. Однако он не является непосредственной характеристикой точности измерений, выполняемых с помощью этих СИ, поскольку точность измерения зависит и от методики измерения, взаимодействия СИ с объектом, условий измерения и т. д.
В частности, чтобы измерить величину с точностью до 1 %, недостаточно выбрать СИ с погрешностью 1 %. Выбранное СИ должно обладать гораздо меньшей погрешностью, так как необходимо учесть как минимум еще погрешность методики.
Существует несколько способов назначения классов точности. При этом в основу заложены следующие положения:
в качестве норм служат пределы допускаемых погрешностей, включающие в себя систематические и случайные составляющие;
основная Δ 0 и все виды дополнительных погрешностей А, нормируются порознь.
Первое положение свидетельствует о необходимости разрабатывать СИ с учетом однократного отсчета показаний по величине общей погрешности.
Классы точности присваивают СИ при их разработке по результатам государственных приемочных испытаний. В связи с тем, что при эксплуатации их метрологические характеристики обычно ухудшаются, допускается понижать класс точности по результатам поверки (калибровки).
В настоящее время в качестве основных установлены три кода классов точности СИ:
для пределов допускаемой абсолютной погрешности в единицах измеряемой величины или делениях шкалы;
для пределов допускаемой относительной погрешности в виде ряда чисел δ = ± А ∙ 10 n, где А = 1; 1,5; 2; 2,5; 4; 5 и 6; n = 1; 0; – 1; – 2... и т. д.;
для пределов допускаемой приведенной погрешности с тем же рядом γ = ± А ∙ 10 n.
Классы точности СИ, выраженные через абсолютные погрешности, обозначают прописными буквами латинского алфавита или римскими цифрами. При этом чем дальше буква от начала алфавита, тем больше значение допускаемой абсолютной погрешности. Например, СИ класса С более точно, чем средство измерения класса М.
Обозначения класса точности наносят на циферблаты, щитки и корпуса средств измерений, приводят в НД. СИ с несколькими диапазонами измерений разных физических величин могут присваиваться различные классы точности для каждого диапазона или каждой измеряемой величины. Например, амперметр с диапазонами 0–10, 0–20, 0–50 А может иметь различные классы точности для отдельных диапазонов, или электроизмерительному прибору, предназначенному для измерений напряжения и сопротивления, могут быть присвоены два класса точности: один — как вольтметру, другой — как омметру.

 

 

Понятие «качество»

Существует большое разнообразие определений понятия «качество», а также его восприятий. Например, субъективное понятие и восприятие качества может представлять собой степень удовлетворения потребности. Мнение о качестве меняется со временем, оно зависит от уровня информации об объекте, от технических средств обнаружения характеристик объекта и т. д.
Понятие «качество» впервые было изучено Аристотелем в III в. до н. э. Он определял качество как различие между предметами или дифференциацию по признаку «хороший— плохой».
Гегель определял качество как тождественную с бытием определенность, следовательно, нечто перестает быть тем, что оно есть, когда оно теряет свое качество.
Шухарт считал, что качество состоит из объективных физических характеристик и субъективной стороны — восприятия этой вещи.
Исикава утверждал, что качество — свойство, реально удовлетворяющее потребителей.
В китайском языке иероглиф, обозначающий качество, состоит из двух элементов: «равновесие» и «деньги». Значит качество тождественно понятию «высококлассный», «дорогой».
В соответствии с ГОСТом 15467-79 качество продукции — совокупность свойств продукции, обуславливающих ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением.
По МС ИСО 8402-86, качество — совокупность свойств и характеристик продукции или услуги, которые придают им способность удовлетворять обусловленные или предполагаемые потребности.
В целом, категория качества отражает важную сторону объективной действительности объекта — определенность. Качество объекта не сводится к отдельным его свойствам, а связано с объектом, как целым, охватывая его полностью, и неотделимо от него.
Часто используются нестандартизованные (бытовые, рекламные) термины «качества», связанные с понятием «хорошо-плохо», «лучше-хуже», «выше-ниже», иногда и с происхождением объекта («японское каче-ство», «настоящее качество», и т. п.).
Необходимо отметить, что для выражения превосходной степени и количественных характеристик при проведении технических оценок термин «качество» не используется изолированно. Для того, чтобы вы-разить эти значения, должно применяться качественное прилагательное или обобщенная мера потребительской стоимости. Например, используются следующие термины:
относительное качество — объекты классифицируются в зависимости от их степени превосходства или в сравнительном смысле;
уровень качества в количественном смысле — используется при статистическом приемочном контроле;
мера качества, используется в случаях, когда проводятся точные технические оценки. В 1986 г. Международной организацией по стан-дартизации ИСО были сформулированы термины по качеству для всех отраслей промышленности и бизнеса. В 1994 г. терминология была уточнена, в частности, при уточнении термина «качество» из его определений в предыдущие годы был исключен термин «свойства».
Качество — совокупность характеристик объекта, относящихся к его способности удовлетворять определенные и планируемые потребности.
Характеристика — это взаимосвязь между зависимыми и независимыми переменными, выраженными в виде текста, таблицы, математической формулы, графика. Описывается в технике, как правило, функционально, а не единичным показателем (вольтамперная характеристика, характеристика дифференциального уравнения). В определении качества содержатся также такие термины, как «потребность» и «объект».
Потребности — возникают из неудовлетворенности требований, необходимых для нормальной жизнедеятельности, и направлены на устранение этой неудовлетворенности. В определении качества понятие потребностей является исходным. Их характеристики должны соответствовать характеристикам качества объекта.
Объект — это то, что может быть индивидуально описано и рассмотрено. Объектом может быть, организация, процесс, продукция, система или отдельное лицо или любая комбинация из них.

Единство измерений

Единство измерений - состояние измерений, при котором их результаты выражены в допущенных к применению в Российской Федерации единицах величин, а показатели точности измерений не выходят за установленные границы.

Государственное регулирование в области обеспечения единства измерений осуществляется в следующих формах:

1) утверждение типа стандартных образцов или типа средств измерений;

2) поверка средств измерений;

3) метрологическая экспертиза;

4) федеральный государственный метрологический надзор;

5) аттестация методик (методов) измерений;

6) аккредитация юридических лиц и индивидуальных предпринимателей на выполнение работ и (или) оказание услуг в области обеспечения единства измерений.

Тип стандартных образцов или тип средств измерений, применяемых в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, подлежит обязательному утверждению. При утверждении типа средств измерений устанавливаются показатели точности, интервал между поверками средств измерений, а также методика поверки данного типа средств измерений.

2. Решение об утверждении типа стандартных образцов или типа средств измерений принимается федеральным органом исполнительной власти, осуществляющим функции по оказанию государственных услуг и управлению государственным имуществом в области обеспечения единства измерений, на основании положительных результатов испытаний стандартных образцов или средств измерений в целях утверждения типа.

3. Утверждение типа стандартных образцов или типа средств измерений удостоверяется свидетельством об утверждении типа стандартных образцов или типа средств измерений, выдаваемым федеральным органом исполнительной власти, осуществляющим функции по оказанию государственных услуг и управлению государственным имуществом в области обеспечения единства измерений. В течение срока действия свидетельства об утверждении типа средств измерений интервал между поверками средств измерений может быть изменен только федеральным органом исполнительной власти, осуществляющим функции по оказанию государственных услуг и управлению государственным имуществом в области обеспечения единства измерений.

4. На каждый экземпляр средств измерений утвержденного типа, сопроводительные документы к указанным средствам измерений и на сопроводительные документы к стандартным образцам утвержденного типа наносится знак утверждения их типа. Конструкция средства измерений должна обеспечивать возможность нанесения этого знака в месте, доступном для просмотра. Если особенности конструкции средства измерений не позволяют нанести этот знак непосредственно на средство измерений, он наносится только на сопроводительные документы.

Средства измерений, предназначенные для применения в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, до ввода в эксплуатацию, а также после ремонта подлежат первичной поверке, а в процессе эксплуатации - периодической поверке. Применяющие средства измерений в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений юридические лица и индивидуальные предприниматели обязаны своевременно представлять эти средства измерений на поверку.

2. Поверку средств измерений осуществляют аккредитованные в соответствии с законодательством Российской Федерации об аккредитации в национальной системе аккредитации на проведение поверки средств измерений юридические лица и индивидуальные предприниматели.

3. Правительством Российской Федерации устанавливается перечень средств измерений, поверка которых осуществляется только аккредитованными в соответствии с законодательством Российской Федерации об аккредитации в национальной системе аккредитации государственными региональными центрами метрологии.

1. Содержащиеся в проектах нормативных правовых актов Российской Федерации требования к измерениям, стандартным образцам и средствам измерений подлежат обязательной метрологической экспертизе. Заключения обязательной метрологической экспертизы в отношении указанных требований рассматриваются подготавливающими и принимающими эти акты федеральными органами исполнительной власти. Обязательная метрологическая экспертиза содержащихся в проектах нормативных правовых актов Российской Федерации требований к измерениям, стандартным образцам и средствам измерений проводится государственными научными метрологическими институтами.

2. Обязательная метрологическая экспертиза стандартов, проектной, конструкторской, технологической документации и других объектов проводится также в порядке и случаях, предусмотренных законодательством Российской Федерации. Указанную экспертизу проводят аккредитованные в соответствии с законодательством Российской Федерации об аккредитации в национальной системе аккредитации на выполнение обязательной метрологической экспертизы юридические лица и индивидуальные предприниматели.

1. Федеральный государственный метрологический надзор осуществляется за:

1) соблюдением обязательных требований в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений к измерениям, единицам величин, а также к эталонам единиц величин, стандартным образцам, средствам измерений при их выпуске из производства, ввозе на территорию Российской Федерации, продаже и применении на территории Российской Федерации;

2) наличием и соблюдением аттестованных методик (методов) измерений;

2. Федеральный государственный метрологический надзор распространяется на деятельность юридических лиц и индивидуальных предпринимателей, осуществляющих:

1) измерения, относящиеся к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений;

2) выпуск из производства предназначенных для применения в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений эталонов единиц величин, стандартных образцов и средств измерений, а также их ввоз на территорию Российской Федерации, продажу и применение на территории Российской Федерации;

3) расфасовку товаров.