Предыдущий уровень изложения текущего раздела   Текущий уровень изложения предыдущего раздела   Текущий уровень изложения следующего раздела   Первый уровень изложения следующего раздела   Уровень: Глоссарии:


Передача информации о размерах единиц средствам измерений

Как уже указывалось,исходная информация о размерах единиц содержится в ГОСТ 8.417 -81. Как и любая другая информация, она может передаваться письменно илиустно,с помощью технических средств (например, радио, телевидения, телетайпа) или без них. Опосредованно она содержится в конструкторской документации,поступающей на заводы-изготовители средств измерений. При выпуске средств измерений в обращение информация о размере соответствующей единицы СИ оказывается заложенной либо вноминальное значение меры, либо в значения отметок на шкале отсчетного устройства, либо в градуировочные таблицы, графики и т. п. В таком виде эта информация хранится средствами измерений на протяжении всего периода их эксплуатации. Правильность и точность заложенной в средства измерений информации о размере единиц устанавливается на государственных испытаниях образцов средств измерений, предназначенных для серийного производства, или при метрологической аттестации таких средств измерений, которые выпускаются единичными экземплярами, либо являются уникальными. Сохранность этой информации контролируется при первичной и всех последующих проверках средств измерений.

Кметрологическим видам работ относится непосредственная передача информации о размере единиц от эталонов средствам измерений. Осуществляетсяона путём сравнения показаний с заведомо более точным известным значением соответствующей физической величины. Как уже говорилось в разд. 3.4,вопреки установившейся практике, считать такую процедуру нельзя. Иногда в результате непосредственной передачи информации о размере единиц мерами отметкам шкал отсчетных устройств средств измерений приписываютсязначения, выраженные в этихединицах. Такая процедура называется градуировкой. В некоторых случаях составляются градуировочные графики или таблицы.Если высокоточным мерам или отметкам шкал отсчетных устройств прецизионных средств измерений уже приписаны определённые значения (например, при выпуске), то в ходе их аттестации определяются поправки, которые при измерениях должны вноситься в показания. Без таких поправок результатыизмерений будут неправильными. Использоватьдля градуировки, аттестации и проверкисредств измерений непосредственно государственные первичные эталоны нельзя. Эти эталоны являются национальным достоянием, ценностями особой государственной значимости. Их хранят в метрологических институтах страны в специальных так называемых эталонных помещениях, где поддерживается строгий режим по влажности, температуре, вибрациям и другим влияющимвеличинам. Для обслуживания государственных эталонов из числа ведущих специалистов-метрологов назначаются ученые - хранители эталонов,облеченные особыми полномочиями. Используются государственные эталоны для воспроизведения единиц и передачи информации об их размерахдостаточно редко, ссоблюдением мер предосторожности, исключающих выход эталонов из строя. Таким образом, производительность их невелика, и для передачи информации о размере единиц обширному парку средств измерений приходится прибегать к многоступенчатой процедуре, схема которой показана на рис. 49. Поразмеру единицы, воспроизводимому государственным эталоном, устанавливаются значения физических величин, воспроизводимые вторичными эталонами. Среди вторичных эталонов различают: эталоны сравнения, применяемые для сличения эталонов, которые по тем или иным причинамне могут быть непосредственно сличимы друг с другом, и эталоны-копии,используемые для передачи информации о размере единицы рабочим эталонам (рабочим называется эталон, от которого непосредственно получают информацию о размере единицы нижестоящие по схеме технические средства). Наименования эталонов суказанием стандартного отклонения случайного результатавоспроизведения ими единицы физической величины, заключенные в прямоугольные рамки, размещаются в верхней части схемы, в так называемом поле эталонов. Средства, предназначенные для дальнейшей передачи информации о размереединицы, расположены на рис. 49 под полем эталонов. Принято называть их образцовыми средствами измерений. Такое название нельзя признать удачным, так как, во-первых, процедура передачи информации о размере единицы, как ужеговорилось, не соответствуетопределению измерения, а во-вторых, применение для практических измерений средств передачи информации о размере единицы, как и эталонов, запрещено . По точности эти средства подразделяются на несколькоразрядов. Средства наивысшей точности относятся к первому разряду, меньшей - ко второму, ещё меньшей - к третьему и т. д. Характеристики точности, например, стандартное отклонение передаваемого размера,обусловленное свойствами средства передачи информациио нём, указываются в прямоугольной рамкепод наименованием самого средства. Номенклатураи количество этих средств должны обеспечить передачу информации о размере единицы всем без исключения средствам измерений, которым это необходимо. В число последних не входят, например, промежуточные измерительные преобразователи, хотя, как и любые другиесредства измерений они подлежат обязательной проверке. Из этого примера видно, что проверка и передача информации о размере единицы - не одно и то же . Поэтому выражение "поверочная схема" применительно к схеме передачи информации о размере единицы является неудачным.

Средства измерений располагаютсяв нижнем поле на рис. 49 в порядке (слеванаправо) понижения их точности. Класс точности, или стандартное отклонение результата измерения, обусловленное свойствами средства измерений, указываются в одной рамке с наименованием. Для передачи информации о размереединицы средства измерений использовать нельзя . Следует подчеркнуть условность различия между средствами измерений и средствами передачи информации о размере единицы. Лишь в немногих случаях последние заранее проектируются и выпускаются как таковые. Чаще в качестве них аттестуются обычные средства измерений, отличающиеся высокой стабильностью и воспроизводимостью показаний, с тщательно изученными и по возможности улучшенными метрологическими характеристиками.В качестве методов передачи информации о размере единиц (их названия заключаются в овальные рамки на схеме, показанной на рисунке 49) используются методы непосредственного сличения (т. е. сличения меры с мерой или показаний двух приборов без применения специальныхтехнических средств),сличения с помощью компаратораи т. п. Результат сличения является случайной величиной . Для того, чтобы после определения поправки рассеянием результата сличения можно было пренебречь, его стандартное отклонение, согласно критерию (14), должно быть как минимум в три раза меньше стандартного отклонения, характеризующего точность средства, находящегося в нижнем поле на рис. 49. Запас по точности эталона в 10Е30 раз позволяет иметь по две ступени передачи, запас в 30..100 раз - три ступени и т. д. При определении числа ступеней, необходимого количества рабочих эталонов и других средств передачи информации о размере единиц учитываются номенклатура, численность и размещение средствизмерений в стране, производительность эталонов и средств передачи информации о размере единиц, организационные, производственные, экономические возможности и многое другое, так что на практике указанные соотношения неиграютопределяющей роли. Схемы, регламентирующие передачу информации о размере единицы всему парку средств измерений в стране,называются государственными; охватывающие только средства измерений, находящиеся в обращении в отдельном министерстве или ведомстве, - ведомственными;распространяющиеся насредства измерений, закрепленные за конкретным метрологическим органом, -локальными. Ведомственнаясхема,как правило, возглавляется рабочим эталоном, а локальная - средством передачи информации о размере единицы, называемым исходным. И та и другая входят составной частью в государственную схему, возглавляемуюгосударственным эталоном. Требование единства измерений заключается втом, что результаты измерений должны бытьвыражены в узаконенных единицах,а дляизмеряемых величин установлены пределы, в которых находятся их значения . Этим требованием, содной стороны, обусловлена интервальная оценка измеряемой величины как при однократном, так и при многократном измерении. С другой стороны поправка к показанию средства измерений уточняет результат измерения Q, приводя его ктакомузначению, которое в тех же условиях было бы получено более точнымсредством измерений. Придавая результатам измерений, показаниям и поправкам индексы, соответствующие разрядам в цепи передачи информации о размере единицы, при четырёхступенчатой передаче, например, получим:

Q = X + = X + (Q3 - X) = Q3 ; Q3 = X3 + 3 = X3 + (Q2 - X3 )= Q2 ; Q2 = X2 + 2 = X2 + (Q1 - X2 ) = Q1 ; Q1 = X1 + 1 = X1 + (QЭ - X1 ) = QЭ .

где QЭ -случайное значение результата измерения, которое было бы получено при сравнении неизвестного размера с размером единицы, воспроизводимой эталоном. Воспроизводимыйразмер не вполне точно соответствует определению единицы по ГОСТ 8.417 - 81, что учитывается поправкой, устанавливаемой при метрологической аттестации эталона. Таким образом, если при передачи информации оразмере единицы правильно определены и учтены все поправки, то любое измерение действительно сводится к сравнению неизвестного размера с единицей, установленной стандартом, т. е. к выражению размера измеряемой физической величины вузаконенных единицах. Эталоны недоступныспециалистам на производстве, а средства измерений, какой бы фактической точностью они не обладали, не могут быть аттестованы по болеевысокому классу точности, чем средства, с помощью которых они аттестуются. Между тем, на каждой ступени передачи информации о размере единицы точность теряется в 3Е5 раз (иногда в 1,25Е10 раз). Таким образом, при многоступенчатой передаче эталонная точность не доходит до потребителя. Поэтому для высокоточных средств измерений число ступеней может быть сокращено, вплоть до передачи им информации о размере единиц непосредственно от рабочих эталонов. В целом система, основанная только на централизованном воспроизведении единиц и передаче информации об их размерах средствам измерений, громоздка, неудобна, дорога и малоэффективна. Еёсодержание и совершенствование представляет сложную организационно-техническую инароднохозяйственную проблему. В будущем следует ожидать повышения роли децентрализованного воспроизведения единиц.