Дайте определение следующим терминам: Законодательная метрология, измерение, СИ, Калибровка СИ, Государственная система обеспечения единства измерений

Дайте определение следующим терминам: Законодательная метрология, измерение, СИ, Калибровка СИ, Государственная система обеспечения единства измерений

Законодательная метрология - часть метрологии, относящаяся к деятельности, совершаемой уполномоченным органом и содержащая государственные требования, касающиеся единиц, методов измерения, средств измерений и измерительных лабораторий

Измерение - нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств;

СИ - техническое средство, предназначенное для измерений и имеющее нормированные метрологические характеристики;

Калибровка СИ - совокупность операций, устанавливающих соотношение между значением величины, полученным с помощью данного средства измерений, и соответствующим значением величины, определенным с помощью эталона, в целях определения действительных значений метрологических характеристик средства измерений, не подлежащего государственному метрологическому контролю;

Государственная система обеспечения единства измерений - совокупность объектов, органов государственного управления, физических и юридических лиц, осуществляющих в пределах своей компетенции работы в области обеспечения единства измерений;

Общая методика выполнения обработки результатов наблюдений.

Обработка и представление результатов измерения

Обычно измерения являются однократными. При обычных условиях их точности вполне достаточно.

Результат однократного измерения представляется в следующем виде:

Qi = Yi + Δi,

где Y_i - значение i - го показания;

Δi - поправка.

Погрешность результата однократного измерения определяется при утверждении метода проведения измерений.

В процессе обработки результатов измерений используются различные виды закона распределения (нормальный закон распределения, равномерный закон распределения корреляционный закон распределения) измеряемой величины (в данном случае она рассматривается как случайная).

Обработка результатов прямых равноточных измерений Прямые измерения- это измерения, посредством которых непосредственно получается значение измеряемой величины Равноточными или равнорассеянными называют прямые, взаимно независимые измерения определенной величины, причем результаты этих измерений могут быть рассмотрены как случайные и распределенные по одному закону распределения.

Обычно при обработке результатов прямых равноточных измерений предполагается, что результаты и погрешности измерений распределены по нормальному закону распределения.

После снятия расчетов вычисляется значение математического ожидания по формуле:

где x_i - значение измеряемой величины;

n - количество проведенных измерений.

Затем, если систематическая погрешность определена, ее значение вычитают из вычисленного значения математического ожидания.

Потом вычисляется значение среднеквадратического отклонения значений измеряемой величины от математического ожидания.

Алгоритм обработки результатов многократных равноточных измерений

Если известна систематическая погрешность, то ее необходимо исключить из результатов измерений.

Вычислить математическое ожидание результатов измерений. В качестве математического ожидания обычно берется среднее арифметическое значений.

Установить величину случайной погрешности (отклонения от среднего арифметического) результата однократного измерения.

Вычислить дисперсию случайной погрешности. Вычислить среднеквадратическое отклонение результата измерения.

Проверить предположение, что результаты измерений распределены по нормальному закону.

Найти значение доверительного интервала и доверительной погрешности.

Определить значение энтропийной погрешности и энтропийного коэффициента.

Если случайная и систематическая ошибки по величине близки друг к другу, то сложите их по правилу сложения ошибок. Если одна из ошибок меньше другой в три или более раз, то меньшую отбросьте.

4. Результат измерения запишите в виде:

N = ƒ (¯x, ¯y, ¯z, ...) ± Δƒ.

Периодическая поверка

Переодической поверке подлежат СИ находящиеся в эксплуатации или на хранении через определенный межпроверочныйинтервалы установленные с расчетом обеспечения пригодности и применении СИ на период между проверками. СИ находящиеся на хранении срок которого привышаетмежпроверочный интервал периодической проверки могутне подвергаться. Проверку таких Си проводят перед началом их эксплуатации. СИ на поверку расконсервированными очищенными от грязи пыли при необходимости с паспортом, техническим описанием , инструкцией к эксплуатации.

Внеочередная поверка

Ее проводят при эксплуатации (хранении) СИ до окончания межпроверочного интервала. Ее проводят в случаях:

· Необходимости корректировки межпроверочного интервала

· Необходимости подтверждении пригодности к применению СИ

· Подтверждении оттиска поверочного клейма, самоклеящегося лейбла пластиковой пломбы или утере документа подтверждающего прохождение СИ первичной или периодической поверки в том числе при их хранении.

· Ввода в эксплуатацию СИ после храненияв течении которого не могла быть проведена переодическаяповеркка

· Переконсервация СИ

· Передача си на длительное хранение по истечению половины межповерочного интервала

· Отправки потребителю СИ не реализовонныхизготовителем истечению половины межповерочного интервала на них.

· Перед вводом в эксплуатацию СИ после хранения или транспортировки

Экспертная поверка

Экспертную поверку проводят при возникновении спорных вопросов по метрологическим характеристикам, исправности средств измерений и пригодности их к эксплуатации.

Экспертную поверку средств измерений проводят по письменному требованию (заявлению) государственных органов, по письменному заявлению юридических и физических лиц при возникновении спорных вопросов по метрологическим характеристикам, исправности средств измерений и пригодности средств измерений к эксплуатации и по правильности эксплуатации средств измерений. В заявлении должны быть указаны цель экспертной поверки и причина, вызвавшая ее необходимость.

По результатам экспертной поверки составляют заключение в трех экземплярах, которое утверждает руководитель подразделения государственной метрологической службы или метрологической службы аккредитованного юридического лица. Один экземпляр заключения должен храниться в подразделении государственной метрологической службы или в метрологической службе аккредитованного юридического лица, проводивших экспертную поверку, второй экземпляр направляется заявителю, третий экземпляр передается лицу, чье средство измерений подлежало экспертной поверке.

При проведении экспертной поверки по требованию (заявлению) судебных и правоохранительных органов, сторону, которая будет оплачивать проведение поверки, определяет орган, по требованию (заявлению) которого проводится экспертная поверка.

Калибровка СИ

Калибровка СИ – совокупность операций, которые служат для установления при определенных условиях соотношения между показаниями измерительных приборов или измерительных систем, или значениями величин, воспроизводимых материальной мерой или стандартным образцом, и соответствующими значениями величин, воспроизводимых эталоном.

Цель калибровки-определение действительных значенийметрологических характеристик СИ и принятие владельцем на основе полученных результатов решения об их применении.

Ранее использовалось следующее определение калибровки.

Калибровка СИ – это совокупность операций, выполняемых с целью определения и подтверждения действительных значений метрологических характеристик и (или) пригодности к применению СИ, не подлежащих государственному метрологическому контролю и надзору.

Под пригодностью СИ подразумевается соответствие его метрологических характеристик ранее установленным техническим требованиям, которые могут содержаться в нормативных документах или определяться заказчиком. Вывод о пригодности делает калибровочная лаборатория.

При калибровке берется конкретное СИ и с помощью эталонных и (или) вспомогательных СИ определяются действительные показания этого средства в конкретной точке или точках или диапазоне. И это значение приписывается данному СИ. Причем эти действительные значения могут быть установлены для конкретных реальных условий эксплуатации, а могут быть безотносительно к ним.

С метрологической точки зрения калибровка отличается от поверки тем, что при калибровке мы определяем действительные значения метрологических характеристик и приписываем их калибруемому СИ, а при поверке мы определяем, находятся ли метрологические характеристики в пределах допустимых для них норм.

калибровка средства измерений - совокупность операций, устанавливающих соотношение между значением величины, полученным с помощью данного средства измерений, и соответствующим значением величины, определенным с помощью эталона, в целях определения действительных значений метрологических характеристик средства измерений, не подлежащего государственному метрологическому контролю;

Критерий Романовского

Критерий Романовского применяется для оценки на грубую ошибку одного сомнительного значения выборки из нормально распределенной случайной величины. При его использовании вычисляют, без учёта сомнительного значения xс, среднее значение выборки (центр распределения) xцри среднее квадратическое отклонение sцр, а затем расчётное значение критерия βрасч= |хцр- хс|/ sцр, которое сравнивают с табличным значением βтабл. Если βрасч>= βтабл, то результат xссчитается промахом (грубой ошибкой) и отбрасывается. Значения βтаблможно найти из таблицы в статье Табличные значения критерия Романовского, но при автоматизированной обработке лучше рассчитать их с приемлемой точностью по уравнениям, приведённым в табл При этом объём испытаний nцрберётся без учёта xс

Критерий Романовского.

Если в ряде измерений х1,х2,...,хk,xn результат измерения хк является грубым, то следует найти среднее арифметическое значение x и среднее квадратическое значение для группы (n-1) ряда измерений.
Затем обозначим
где 2 x дисперсия разности равна сумме дисперсий случайных величин xk и Тогда , (1.18) где - дисперсия среднего арифметического ряда измерений.
Величина t будет подчинена распределению Стьюдента с параметром k=n-1. Это позволяет найти вероятность случайного распределения где S(t,k) - гамма-функция. Для упрощения практических расчётов можно использовать значения величин приведены в таблице 1.1 для вероятности случайного расхождения Пользуясь этой таблицей, можно найти такие значения t' , для которых т. е. задаваясь вероятностью , обеспечивающей практическую необходимость события, можно определить значение интервала , являющееся критерием грубой погрешности.

Критерий Диксона

Критерий Диксона основан на предположении, что результаты измерений подчиняются нормальному закону распределения. При его использовании полученные результаты единичных измерений записывают в вариационный возрастающий ряд.

Критерий Диксона определяется как

Если К_Д больше критического значения Z_q (см. таблицу 2) при заданном уровне значимости q (q = 1 - P), то результат x_j считают промахом.

23)Критерий Шовене используется для оценки на грубую погрешность одного сомнительного значения выборки из нормально распределённой случайной величины . Иногда указывают, что критерий Шовене применим для выборок объёмом n не боьше 10 [1] или 20 [2].

Алгоритм критерия Шовене, описанный в [3], можно интерпретировать так:

1). Находят модуль приведённого сомнительного значения t:

t = |х_с - х_ср|/s (1)

Здесь х_с - сомнительное значение (наибольшее или наименьшее в выборке), х_ср - среднее значение выборки, s - выборочное среднеквадратическое отклонение

2). Определяют значение интегральной функции стандартного нормального распределения F(t).

3). Рассчитывают вероятность Р_прев получения результата, который по модулю превышает модуль х_с:

Р_прев = (1 – F(t))•2 (2)

4). Находят ожидаемое число результатов N, отклоняющихся при данном объёме выборки n от среднего значения больше, чем х_с :

N = Р_прев•n (3)

Если N < 0,5, сомнительное значение считают грубой ошибкой. В зависимости от решаемой измерительной задачи экспериментатор может, как указано в [3], использовать иное значение N.

В литературе встречаются и другие алгоритмы применения критерия Шовене, например, описанные в [1], [2] , которые дают аналогичные результаты.

Преимущество критерия Шовене состоит в том, что нет надобности в таблице критических значений.

Недостатки критерия Шовене:

1). Для критическоих значений N, в частности, для 0,5, в литературе отсутствуют уровни значимости, что снижает информативность критерия.

2). Возможность использовать значение N по выбору экспериментатора без учёта уровня значимости, несомненно, повышает субъективность критерия.

Задачи исследования.

1). Найти уровни значимости для критерия Шовене при критических значениях N в пределах от 0,2 до 0,8 при шаге варьирования 0,1.

2). Найти критические значения N при общепринятых ("стандартных") уровнях значимости.

Результаты исследования.

Выражение (3) с учётом (2) можно представить в виде

1 – F(t) = N/2n (4)

Выражение (1) для t представляет собой расчётную формулу для критерия Н.В. Смирнова (другое название - критерий Граббса). Следовательно, критерий Шовене сводится к критерию Н.В. Смирнова, но при иных значениях процентных точек. Если подставить в выражение (4) какие-либо значения n и N, можно найти критическое значение t, соответствующее процентной точке критерия Н.В. Смирнова при некотором уровне значимости α, а также выбранному N. Уровень значимости, в принципе, можно найти из таблицы процентных точек критерия Н.В.Смирнова по критическому значению t и объёму выборки n. Однако при округлённых значениях N, равных 0,5 или других, получаются значения t, не соответствующие общепринятым ("стандартным") уровням значимости, и отсутствующие в таблице процентных точек критерия Н.В.Смирнова. Поэтому уровни значимости были рассчитаны методом статистического компьютерного моделированя в MS Excel для максимальных значений выборки. Легко показать, что для минимальных значений выборки уровни значимости будут такими же. Моделировали 10⁶ выборок. Результаты приведены в таблице 1. Прочерки в таблице 1 означают, что уровень значимости меньше 0,000001, т.е. все полученные при моделировании значения N были больше того, по которому определяли уровень значимости.

24 )Критерий Шарлье [1] используется для оценки на грубые погрешности сомнительных значений выборки из нормально распределённой случайной величины . Критерий применяют для выборок, в которых число наблюдений n превышает 20. По критерию Шарлье сомнительное значение х_с считают грубой ошибкой, если выполняется неравенство

|х_с - x_ср| > К_шS,

где x_ср - среднее значение выборки, К_ш - табличное значение критерия Шарлье, S - выборочное среднеквадратическое отклонение.

К недостаткам критерия Шарлье можно отнести отсутствие в литературе уровней значимости для табличных значений. Кроме того, как показано в [2], табличные значения критерия Шарлье выглядят сомнительно. Это подтверждается ещё и тем, что неравенство, определяющее грубую ошибку, можно преобразовать так:

|х_с - x_ср|/S > К_ш

Но это выражение соответствует расчётной формуле для критерия Н.В. Смирнова (иначе говоря, для критерия Граббса). Таким образом, критерий Шарлье сводится к критерию Н.В. Смирнова. Однако, если сравнить табличные значения критерия Н.В. Смирнова (Граббса) и критерия Шарлье, видно, что уровни значимости для табличных значений критерия Шарлье явно выше 0,1.

Уровни значимости α табличных значений критерия Шарлье были рассчитаны методом статистического компьютерного моделирования в MS Excel. Результаты приведены в таблице.

n
Кш	0,97	1,15	1,3	1,38	1,47	1,53	1,59	1,65	1,69	1,73	1,77	1,8	1,83
α	0,548	0,467	0,411	0,421	0,403	0,408	0,404	0,392	0,396	0,395	0,391	0,394	0,394
n
Кш	1,86	1,89	1,91	1,94	1,96	2,13	2,24	2,32	2,40	2,45	2,50	2,54	2,58
α	0,391	0,388	0,392	0,385	0,387	0,382	0,385	0,390	0,379	0,385	0,383	0,385	0,381

Как видно из таблицы, при любых объёмах выборки вплоть до 100 уровни значимости для табличных значений критерия Шарлье очень велики, что означает высокую вероятность (практически не менее 38%) того, что приемлемое максимальное или минимальное значение выборки будет принято за грубую погрешность. Такие уровни значимости вряд ли приемлемы. Поэтому использование критерия Шарлье следует признать нецелесообразным.

Поверочные схемы

Поверочные схемы (ПС) представляют собой утвержденные в установленном порядке документы, которые регламентируют средства, методы и точность передачи размера единицы величины oт государственного эталона (национальный, первичный, исходный) к образцовым и рабочим СИ. В настоящее время эти документы составляют па основании ГОСТ 8.061-80 «Поверочные схемы, содержание и построение».

Виды поверочных схем

В зависимости от области распространения поверочные схемы подразделяются следующим образом:

• государственные поверочные схемы;
• ведомственные поверочные схемы;
• локальные поверочные схемы.

Локальные поверочные схемы распространяются на СИ, подлежащие поверке, как правило, в метрологической службе предприятия. Эти схемы определяются тем, какое образцовое средство измерений имеется на предприятии, какова точность приборов и т.д. Локальные поверочные схемы разрабатываются метрологическими службами предприятий, они обычно документируются в виде стандарта предприятия и действуют только на нем. При этом локальная поверочная схема должна быть согласована с вышестоящей метрологической службой (ведомства, министерства и другого государственного органа управления).

Рис. 9.4. Варианты поверочных схем

Ведомственные поверочные схемы распространяются на все СИ, подлежащие поверке в данном ведомстве. Поверочные схемы разрабатывает ведомственная метрологическая служба, они оформляются в виде отраслевого стандарта, согласовываются с региональным органом или непосредственно с Госстандартом. Ведомственная поверочная схема определяет передачу размера от исходного эталона, который принадлежит ведомству (или образцового средства высшего разряда) к образцовому СИ, которое применяется на предприятии.

Государственная поверочная схема распространяется на все виды СИ. применяемые в стране. Государственные поверочные схемы определяют передачу размера от эталонов наивысшей точности (псрвичных, национальных) ко вторичным эталонам (образцовым средствам высшего разряда), которые, в свою очередь, являются исходными эталонами для ведомственных метрологических служб. Эти схемы разрабатывает Госстандарт, он же утверждает их. Государственные поверочные схемы документируются в виде государственных стандартов.

Метод прямых измерений

Суть его заключается в прямом измерении поверяемым прибором значения физической величины воспроизводимой мерой. Практическая реализация метода прямых измерений предъявляет к мерам следующие требования:

1) возможность воспроизведения мерой той же физической величины, в единицах которой проградуировано поверяемое СИ;

2) достаточный для перекрытия всего диапазона измерения поверяемого СИ диапазон физических величин воспроизводимых мерой;

3) соответствие точности меры, а в ряде случаев и ее типа и плавности изменения размера требованиям, которые предъявляются в НД по поверке данного СИ.

Определение основной погрешности поверяемого СИ проводят двумя способами:

1) изменением размера меры до совмещения указателя поверяемого СИ с поверяемой отметкой, то есть способом непосредственной оценки. Погрешность определяют в этом случае по формуле (1).

2) предварительной установкой размера меры, равного номинальному для данного показания поверяемого СИ, с последующим отсчетом значения Х_п и расчетом погрешности по формуле (1).

Реализация этих двух способов возможна при наличии магазина мер, позволяющих достаточно плавно изменять значение физической величины.

Метод косвенных измерений

Суть метода косвенных измерений заключается в следующем: проводят прямые измерения нескольких физических величин с помощью эталонных СИ и получают значения X₀₁ , X₀₂ ,… , X_0m . Затем, используя известную функциональную зависимость f между этими величинами и величиной, которая измеряется поверяемым прибором, определяют действительное значения величины, то есть находят результат косвенного измерения по формуле:

Q₀ = f ( X₀₁ , X₀₂ ,… , X_{0 m} ). (4)

Метод используется тогда, когда действительные значения величин, измеряемые поверяемым средством измерений невозможно или трудно определить прямым измерением или когда косвенные измерения более простые или точные.

Например, поверка электрического счетчика активной энергии с помощью образцового ваттметра и секундомера. По показаниям ваттметра определяют значение мощности P₀ и поддерживают ее неизменной в течении времени t₀ , которое в свою очередь определяется по эталонному секундомеру. Тогда действительное значение энергии W₀ можно рассчитывать по формуле:

W₀ = P₀ ∙t₀ ,

а погрешность поверяемого счётчика определить из выражения

δ = (( W_П – W₀ ) / W₀ ) 100%.

При выполнении поверки методом косвенных измерений следует учитывать тот факт, что конечный результат и погрешность косвенного измерения зависит от составляющих погрешностей прямых измерений:

ΔW₀ = .

Дайте определение следующим терминам: Законодательная метрология, измерение, СИ, Калибровка СИ, Государственная система обеспечения единства измерений

Законодательная метрология - часть метрологии, относящаяся к деятельности, совершаемой уполномоченным органом и содержащая государственные требования, касающиеся единиц, методов измерения, средств измерений и измерительных лабораторий

Измерение - нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств;

СИ - техническое средство, предназначенное для измерений и имеющее нормированные метрологические характеристики;

Калибровка СИ - совокупность операций, устанавливающих соотношение между значением величины, полученным с помощью данного средства измерений, и соответствующим значением величины, определенным с помощью эталона, в целях определения действительных значений метрологических характеристик средства измерений, не подлежащего государственному метрологическому контролю;

Государственная система обеспечения единства измерений - совокупность объектов, органов государственного управления, физических и юридических лиц, осуществляющих в пределах своей компетенции работы в области обеспечения единства измерений;