Файл: Учебник рекомендовано Министерством образования Российской Федерации в качестве учебника для студентов высших учебных заведений.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 08.11.2023
Просмотров: 663
Скачиваний: 4
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
2. Основы технических измерений
1 ... 11 12 13 14 15 16 17 18 ... 31
177
если при многократном измерении сомнительный результат отдельно- го измерения отличается от среднего больше чем на За (а — среднее квадратическое отклонение значения измеряемой величины от средне- го значения), то с вероятностью 0,997 он является ошибочным и его следует отбросить.
Качество измерений является главным фактором производства, бази- рующегося на процессах, автоматических процес- сах, на большом числе измеряемых величин. Нередко причиной брака продукции становятся неверно назначенные СИ (в первую очередь по точности). Бывает и так, что СИ вовсе не назначаются там, где это необ- ходимо, из-за их отсутствия. Как показывает анализ [52], если весь брак,
причиной которого являются недостатки метрологической деятельности,
принять за то брак продукции вследствие неправильно выбранных или совсем не назначенных СИ составит 48,5%; из-за неумелого приме- нения СИ, отсутствия метрологически аттестованных методик измерения и низкой квалификации операторов
46%; 5,5% обусловливается неис- правностью
Методика выполнения измерений. На обеспечение качества из- мерений направлено применение аттестованных методик выполнения измерений (МВИ). Статьи 9, 11 и 17 Закона об обеспечении единства измерений включают положения, относящиеся к МВИ. В 1997 г. на- чал действовать ГОСТ
«ГСИ. Методики выполнения изме- рений».
Опорным понятием точности методов измерений является термин
«результат измерений».
Результат измерений — значение характеристики, полученное вы- полнением регламентированного метода измерений.
В НД на метод измерений должно регламентироваться: сколько (одно или несколько) единичных наблюдений должно быть выполнено; спо- собы их усреднения; способы представления в качестве результата из- мерений; стандартные поправки (при необходимости).
Методика выполнения измерений — совокупность операций и пра- вил, выполнение которых обеспечивает получение результатов измере- ний с известной погрешностью. Как видно из определения, под МВИ
понимают технологический процесс измерений. МВИ — это, как пра- вило, документированная измерительная процедура. МВИ в зависимо- сти от сложности и области применения излагают в следующих фор- мах: отдельном документе (стандарте, рекомендации и т.п.); разделе стандарта: части технического документа (разделе ТУ, паспорта).
Аттестация
процедура установления и подтверждения со- ответствия МВИ предъявляемым к ней метрологическим требованиям.
178 Глава 3. Метрология
В документах (разделах, частях документов), регламентирующих
МВИ, в общем случае указывают: назначение МВИ; условия измерений;
требования к погрешности измерений; метод (методы) измерений; тре- бования к СИ (в том числе к стандартным образцам), вспомогательным устройствам, материалам, растворам и пр.; операции при подготовке к выполнению измерений; операции при выполнении измерений;
ции обработки и вычисления результатов измерений; нормативы, про- цедуру и периодичность контроля погрешности результатов выполняе- мых измерений; требования к квалификации операторов; требования к безопасности и экологичности выполняемых работ.
При разработке МВИ одни из основных исходных требований —
требования к точности измерений, которые должны устанавливать, в виде пределов допускаемых значений характеристик, абсолютную и относительную погрешности измерений.
Наиболее распространенным способом выражения требований к точ- ности измерений являются границы допускаемого интервала, в котором с заданной вероятностью Р должна находиться погрешность измерений.
Если граница симметрична, то перед их числовым значением ставят- ся знаки «±». Если заданное значение вероятности равно единице (Р =
то в качестве требований к точности измерений используются пределы допускаемых значений погрешности измерений. При этом вероятность не указывается.
Ответственным этапом является оценивание погрешности измере- ний путем анализа возможных источников и составляющих погрешно- сти измерений: методических составляющих (например, погрешности,
возникающие при отборе и приготовлении проб), инструментальных составляющих (допустим, погрешности, вызываемые ограниченной разрешающей способностью СИ); погрешности, вносимые оператором
(субъективные погрешности).
3. ТОЧНОСТЬ МЕТОДОВ И РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ
Терминология и требования к точности методов и результатов изме- рений регламентированы в комплексе из шести государственных стандартов РФ — ГОСТ Р ИСО 5725 под общим заголовком «Точность
(правильность и прецизионность) методов и результатов измерений»,
введенных в действие в 2002
Стандарты ГОСТ Р ИСО являются переводом с английского языка международных стандартов ИСО
5725:1994. Рассматривая далее положения стандарта, будем использо- вать условный общий термин — Стандарт 5725.
3. Точность методов и результатов измерений
Слово «метод» в Стандарте 5725 охватывает и собственно метод измерений и методику их выполнения и должно трактоваться в том или ином смысле (или в обоих смыслах) в зависимости от контекста. По- скольку Стандарт 5725 указывает, каким образом можно обеспечить необходимую точность измерения, в принципе становится возможным сравнивать по точности различные методы измерений, методики их выполнения, организации (лаборатории) и персонал (операторов), осу- ществляющих измерения [14].
Появление Стандарта 5725 вызвано возрастанием роли рыночных стимулов к качественному выполнению измерений и является ответом на такие острые вопросы, как: что такое качество измерений и как его измерять; можно ли определить, насколько при измерении той или иной величины один метод (методика) совершеннее другого или одна испы- тательная организация лучше другой; в какой степени следует доверять измеренным и зафиксированным значениям? и т.п.
В отечественной метрологии погрешность результатов измерений,
как правило, определяется сравнением результата измерений с истин- ным или действительным значением измеряемой величины.
Истинное значение — значение, которое идеальным образом харак- теризует в качественном и количественном отношении соответству- ющую величину.
Действительное значение
величины, полученное экспери- ментальным путем и настолько близкое к истинному значению, что в по- ставленной измерительной задаче может быть использовано вместо него.
В условиях отсутствия необходимых эталонов, обеспечивающих воспроизведение, хранение и передачу соответствующих значений ве- личин, необходимых для определения погрешности (точности) резуль- татов измерений, в отечественной и международной практике за дей- ствительное значение зачастую принимают общее среднее значение
(математическое ожидание) заданной совокупности результатов изме- рений, выражаемое в отдельных случаях в условных единицах. Эта си- туация и отражена в термине «принятое опорное значение» и рекомен- дуется для использования в отечественной практике.
Понятие принятого опорного значения является более универсаль- ным, чем понятие «действительное значение». Оно определяется не только как условно истинное значение измеряемой величины через те- оретические константы и (или) эталоны, но и (в их отсутствии) как ее среднее значение по большому числу предварительно выполненных измерений в представительном множестве лабораторий. Таким образом,
принятым опорным значением может быть как эталонное, так и сред- нее значение измеряемой характеристики.
Глава 3. Метрология
Точность — степень близости результата измерений к принятому опорному значению.
В рамках обеспечения единства измерений вводится термин «пра-
вильность» — степень близости к принятому опорному значению сред- него значения серии результатов измерений. Показателем правильно- сти обычно является значение систематической погрешности.
Прежде термин «точность» распространялся лишь на одну составляю- щую, именуемую теперь правильностью. Однако стало очевидным, что он выражает суммарное отклонение результата от эталонного (опорного) зна- чения, вызванное как случайными, так и систематическими причинами.
Прецизионность — степень близости друг к другу независимых ре- зультатов измерений, полученных в конкретных регламентированных условиях. Независимые результаты измерений (или испытаний) — ре- зультаты, полученные способом, на который не оказывает влияние ни- какой предшествующий результат, полученный при испытаниях того же самого или подобного объекта.
Необходимость рассмотрения «прецизионности» возникает из-за того, что измерения, выполняемые на предположительно идентичных материалах при предположительно идентичных обстоятельствах, не дают, как правило, идентичных результатов. Это объясняется неизбеж- ными случайными погрешностями, присущими каждой измерительной процедуре, а факторы, оказывающие влияние на результат измерения,
не поддаются полному контролю.
Прецизионность зависит только от случайных погрешностей и не име- ет отношения к истинному или установленному значению измеряемой ве- личины. Меру прецизионности обычно выражают в терминах неточности и вычисляют как стандартное отклонение результатов измерений. Мень- шая прецизионность соответствует большему стандартному отклонению.
Количественные значения мер прецизионности существенно зависят от регламентированных условий. Крайними случаями таких условий являют- ся условия повторяемости и условия воспроизводимости.
Повторяемость — прецизионность в условиях повторяемости.
В отечественных НД наряду с термином «повторяемость» используют термин «сходимость».
Условия повторяемости (сходимости) — условия, при которых не- зависимые результаты измерений (или испытаний) получаются одним и тем же методом на идентичных объектах испытаний, в одной и той же лаборатории, одним и тем же оператором, с использованием одного и того же оборудования, в пределах короткого промежутка времени. В ка- честве мер повторяемости (а также воспроизводимости) в Стандарте
5725 используются стандартные отклонения.