Основи метрології, взаємозамінності та стандартизації

Зразкова речовина - зразкова міра у вигляді речовини з відомими властивостями, що можуть бути відтвореними при дотриманні умов виготовлення, які вказані в затвердженій специфікації. Наприклад, чиста вода, чисті гази (водень, кисень), чисті метали (цинк, срібло, золото, платина), неметали, сполуки.

Стандартний зразок - міра для відтворення одиниць величин, які характеризують властивості або склад рачовин і матеріалів (наприклад, стандартний зразок властивостей феромагнітних матеріалів, легірованої сталі з атестованим вмістом хімічних елементів).

Зразкові ЗВ атестуються і повіряються за допомогою інших, більш точних зразкових ЗВ відповідного розряду. Так здійснюється передача розмірів одиниць фізичних величин від еталону зразковим, а в підсумку - робочим ЗВ. Еталон - (еталон одиниці) - ЗВ (або комплекс ЗВ), що забезпечує відтворення і (або) зберігання одиниці з метою передачі її розміру нижче розташованим по повірочній схемі ЗВ і офіційно затверджені у встановленому порядку в якості еталона (наприклад, комплекс ЗВ для відтворення метра через довжину світової хвилі, затверджений в якості Державного еталона метра).

Робочі ЗВ не можна використовувати для повірки інших ЗВ, якщо вони навіть точніші за зразкові засоби, так як вони не затверджені офіційно як зразкові. З іншого боку, зразкові ЗВ не дозволяється використовувати в якості робочих засобів для виконання практичних вимірів. 

 

 

Основні нормовані метрологічні характеристики ЗВ, способи нормування і форми їх вираження встановлені ГОСТ 8.009 - 84, ГОСТ 8.001 - 80 і ГОСТ 8.256 - 77.

Основною характеристикою вимірювального приладу або перетворювача є рівняння, а в загальному випадку - математична модель, яка пов'язує інформативні параметри вхідного і вихідного сигналів, яка з врахуванням факторів,що впливають, може бути записана [ 1] як

 (1)

де   - вектор збурень (неінформативних параметрів);   - вектор параметрів приладу;   - вектор внутрішніх збуджень, які виникають в приладі (моменти тертя, паразитні ЕРС та ін.);   - вектор збуджень, які діють на параметри приладу  .

В залежності від співвідношення швидкості особистого руху, яка пов'язана з внутрішніми динамічними процесами в приладі, і швидкості виміру вимірювальної величини розрізняють статичний і динамічний режими вимірів. Якщо швидкості прирівнені, то режим виміру називається динамічним. Якщо швидкість виміру вимірювальної величини значно менше (не менше одного порядку) швидкості особистих рухів, то режим виміру називається статичним, тобто в цьому випадку можна покласти   для виконання одного виміру.

У відповідності з цим характеристики приладів також можна розділити на статичні і динамічні.

До основних статичних характеристик приладів і перетворювачів відносяться: статична характеристика, яка може бути заданою у вигляді рівняння, графіка або таблиці; чутливість; поріг чутливості; діапазон вимірів; показання; статичні похибки.

Статична характеристика, або рівняння вимірювального перетворювача ( приладу) - це залежність між інформативними параметрами вихідного  і вхідного   сигналів. На основі (1 ) при  

   (2 )

Для лінійного вимірювального приладу або перетворювача рівняння перетворення

 (3 )

де   - постійна величина.

Відношення інформативного параметру вихідного сигналу до інформативного параметру вхідного сигналу називається коефіцієнтом перетворення приладу або перетворювача:

   (4 )

Чутливістю приладу називають відношення зміни вихідного сигналу   до зміни вхідного сигналу   на виході приладу. Вона визначається з рівняння перетворення приладу:

   (5 )

Поріг чутливості - зміна вхідного сигналу, яка викликає найменшу зміну вихідного сигналу, яка може бути зареєстрована або виявлена даним приладом без додаткових пристроїв.

Діапазон вимірів - область значень вимірювального сигналу, яка обмежена межами вимірювальної величини і яка має нормовані похибки, що допускаються. Діапазон вимірів може складатись із піддіапазонів з різними похибками.

Показання - значення вимірювальної величини, яке визначається по відліковуючому пристрою приладу і яке виражене в одиницях цієї величини.

Статична похибка виникає при вимірах значень постійної по часу величини.

Похибкою в динамічному режимі називається похибка, яка виникає при вимірі змінної по часу величини. При цьому динамічна похибка визначається як різниця між похибкою приладу в динамічному режимі і його статичною похибкою, яка відповідає значенню величини в даний момент часу.

До основних характеристик приладів висуваються наступні вимоги: мінімальний вплив на інформативний параметр вихідного сигналу неінформативних параметрів вхідного сигналу і перешкод, які діють на параметри приладу і перешкод, що виникають в самому приладі; мінімальне число величин, що впливають, і параметрів; рівняння перетворювача повинно найбільш точно відображати залежність між вхідним  і вихідним   сигналами; лінійна залежність між   і   .

Основні динамічні характеристики засобів вимірів встановлені ГОСТ 8.256-77 ДСВ. Нормування і визначення динамічних характеристик аналогових засобів вимірів. Основні положення”. Стандарт розповсюджується на лінійні засоби вимірів. Динамічні характеристики поділяються на повні і часткові.

Повна динамічна характеристика однозначно визначає зміну вихідного сигналу засобу виміру при будь-яких змінах інформативного параметру вхідного сигналу і величин, що впливають.

Часткові динамічні характеристики - окремі функції або параметри повної динамічної характеристики, а також характеристики, які лише частково характеризують динамічні властивості засобів вимірів.

 

 

Взаємозамінність - властивість незалежно виготовлених деталей займати своє місце в збірковій одиниці без додаткової механічної або ручної обробки