Среднее квадратическое отклонение

Случайные составляющие погрешности измерений, оцениваемые при калибровке СИ, обычно распределены по закону, близкому к усеченному нормальному.

Оценку СКО случайной составляющей основной абсолютной погрешности СИ определяют по формуле:

,             (82)

где  – j-тое измеренное значение в i-той контрольной точке;

 – среднее значение параметра из n измеренных значений параметра В в i-той контрольной точке.

Если выполнить новую серию измерений, то получим другую оценку СКО погрешности СИ.

 

Вариация (гистерезис) показаний

Вариация (гистерезис) показаний СИ – разность между показаниями при изменении измеряемой величины со стороны больших и меньших значений в одной и той же точке контроля в нормальных условиях измерений.

Вариация (в_i) в i-той точке контроля равна разности между показаниями каверномера при изменении диаметра кольца со стороны больших (В_изм-бi) и меньших (В_изм-мi) значений:

.                                (83)

Под воздействием влияющей величины вариация показаний СИ может
изменяться.

Аддитивную поправку  к показаниям СИ с учетом вариации в i-той точке контроля определяют по формуле:

 ,                          (84)

где  – эталонное значение величины, воспроизводимое в i-той точке контроля.

За погрешность поправки к показаниям СИ  в i-той точке контроля принимается погрешность, равная абсолютной величине нормированной погрешности эталона , плюс половина вариации показаний :

.                       (85)

Если введение поправки не предполагается, то за погрешность СИ  
в i-той точке контроля принимается сумма поправки (по абсолютной
величине), нормированной погрешности эталона  и половины вариации показаний :

.                     (86)

17.4 Изменение показаний СИ за нормированное время
непрерывной работы

Максимальные изменения показаний СИ за время , регламентированное в его документации, определяют по формуле:

,                                          (87)

если случайная составляющая основной погрешности несущественна,

где  – измеренное значение параметра В (показания аппаратуры) в течение времени  непрерывной работы;

 – измеренное значение параметра В в начальный момент времени  при контроле стабильности аппаратуры.

Если случайная составляющая погрешности нормирована, то такие изменения во времени определяют по формуле

 

,                          (88)

где  – среднее значение показаний аппаратуры в течение времени непрерывной работы ;

 – среднее значение показаний аппаратуры в начальный момент времени ( ) контроля стабильности аппаратуры.

17.5 Поправочная функция влияния изменения температуры
на показания аппаратуры

Поправочная функция (ПФ) влияния изменения температуры Т  в скважине относительно нормального значения Т₀ на показания аппаратуры (температурная поправка) оценивается и строится в следующей последовательности:

1) в камеру термостата помещают скважинную часть аппаратуры и убеждаются в том, что начальная температура в камере установилась в пределах Т₀ = (20±5) ^оС;

2) фиксируют значение начальной температуры Т₀ и значение измеряемой величины В (показание аппаратуры) при температуре Т и заносят их в протокол калибровки;

3) включают термостат и обеспечивают скорость изменения температуры, не превышающую допускаемого значения, например, не более 2 ^оС в минуту;

4) по мере изменения температуры в термостате следят за изменениями показаний калибруемой аппаратуры, фиксируя и занося в протокол эти показания не менее, чем при пяти значениях температуры Т, равномерно распределенных в нормированном диапазоне, включая нижнее и верхнее
значения;

5) следят, чтобы изменение температуры в камере термостата за время считывания показаний (в том числе и при многократных измерениях) не превышало, например, 2 ^оС;

6) строят по точкам функцию влияния температуры на показания аппаратуры для фиксированного значения В в виде графика функции, представляющей собой зависимость изменения показаний от изменения температуры (Т-Т_о) в камере термостата.

Если характеристика случайной погрешности нормирована или случайная погрешность признана существенной, то при каждом значении температуры выполняют многократные измерения воспроизводимой величины.

Если ПФ линейная, то для линей КФ можно построить КПФ с четырьмя коэффициентами по методике, рассмотренной в разделе 16.5. Если ПФ и КФ нелинейные, то при необходимости также можно построить КПФ с оптимальным количеством коэффициентов в зависимости от возможности эталона воспроизводить необходимое количество значений измеряемой величины и влияющей величины.

17.6 Изменения показаний аппаратуры при изменении
напряжения питания

Наибольшие изменения показаний аппаратуры при изменении напряжения (или тока) питания в нормированных пределах определяют в следующей последовательности:

1) фиксируют показания аппаратуры при воспроизведении измеряемого параметра Х вблизи середины диапазона измерений при напряжении питания в пределах, например, U = (220 ± 4) В; фиксируют также заданные значение напряжения U; если характеристика случайной погрешности нормирована или случайная погрешность признана существенной, то при каждом значении напряжения обязательно выполняют многократные измерения параметра;

2) изменяя с помощью автотрансформатора напряжения питания в нормированных пределах (например, от 200 до 240 В), фиксируют наибольшие отклонения показаний аппаратуры от начального показания Х_о, соответствующего номинальному значению напряжения питания, то есть определяют оценку поправки по формуле:

,                                 (89)

или по формуле:

,                                 (90)

если случайная составляющая погрешности аппаратуры существенна;

3) при необходимости строят по точкам ПФ влияния напряжения питания на показания аппаратуры в виде графика функции или таблицы, представляющей собой зависимость изменения поправки к показанию от текущего значения напряжения питания.

17.7 Изменения показаний аппаратуры, обусловленные
взаимным влиянием измерительных каналов

Взаимное влияние измерительных каналов многоканальной геофизической измерительной аппаратуры определяют по следующей методике:

1) во всех измерительных каналах, кроме первого, устанавливают значение измеряемого параметра, соответствующее приблизительно середине диапазона измерений;

2) изменяя значение информативного параметра входного сигнала (измеряемого параметра) первого канала от нижнего значения диапазона измерений до верхнего или наоборот, фиксируют изменения показаний во всех остальных каналах; если собственная случайная погрешность канала существенна, то фиксируют изменения среднего значения показаний;

3) устанавливают в первом канале значение измеряемого параметра соответствующее приблизительно середине диапазона измерений;

4) изменяя значение информативного параметра входного сигнала второго канала от нижнего значения диапазона измерений до верхнего или наоборот, фиксируют изменения показаний во всех остальных каналах;

5) аналогичные операции повторяют для всех остальных каналов и выявляют два канала, взаимное влияние которых максимально, и оно принимается за погрешность аппаратуры от влияния каналов друг на друга; это максимальное значение погрешности заносят в протокол калибровки.

Отметим, что характеристики влияния на случайную составляющую погрешности и вариацию здесь не рассматриваются ввиду их несущественности практически для всех видов скважинной геофизической аппаратуры.

Обычно нормированные пределы основной погрешности измерительного прибора, применяемого для измерений выходного сигнала калибруемой аппаратуры, не превышает 0,2 нормированных пределов ее основной погрешности. Поэтому погрешность измерений выходного сигнала аппаратуры при нахождении оценок метрологических характеристик считается пренебрежимо малой и при оценке характеристик ее погрешности не учитывается.

Все полученные действительные значения метрологических характеристик аппаратуры заносятся в «Сертификат о калибровке».

 

 

Поверка средств измерений

Подтверждение соответствия

В процессе эксплуатации средства измерений могут изменять свои метрологические характеристики во времени в результате воздействия окружающей среды и старения веществ, материалов, электронных компонентов. Требуется периодический контроль (проверка, поверка) стабильности (неизменности) этих характеристик для получения подтверждения готовности средства измерений к выполнению измерительной функции.

Поверка СИ – установление официально уполномоченным органом, пригодности средства измерений к применению на основании экспериментально определяемых метрологических характеристик и подтверждения их соответствия установленным обязательным требованиям [22].

Поверка СИ – это совокупность операций, выполняемых в целях подтверждения его соответствия метрологическим требованиям (формулировка из Закона 102-ФЗ).

Из этих определений следует, что процедура поверки СИ содержит правовой (юридический) аспект, направленный на подтверждение годности конкретного экземпляра СИ к применению по назначению – измерять конкретную величину в нормированном диапазоне измерений в пределах нормированной погрешности. Таким образом, понятие «поверка» процедурно шире понятия «калибровка». Как упоминалось, калибровку можно условно считать составной частью поверки, если при этом используются результаты калибровки.

Главной процедурой при поверке, как и при калибровке, является измерительный эксперимент (моделирование измерений) с использованием эталонов.

Метрологические требования обычно изложены в стандартах и в паспорте на СИ и включают нормированные значения метрологических характеристик. Однако при поверке чаще всего подтверждается соответствие только характеристик их погрешности.

Поверка средств измерений по характеристикам погрешности может быть выполнена двумя способами:

1) с использованием результатов калибровки (с определением поправки, оценки среднего квадратического отклонения, вариации, максимального изменения показаний во времени и характеристик влияния в зависимости от номенклатуры нормированных характеристик основной и дополнительной погрешности);

2) без использования результатов калибровки (по нахождениям показаний или выходного сигнала в пределах допускаемых значений), то есть формально «по допуску» (этот способ в геофизике не используется).

Поверка может быть обязательной, если поверяемое СИ находится в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений (Статья 1 Закона № 102), или добровольной (Статья 13). Обязательная поверка ранее называлась «государственной поверкой» средств измерений. Обязательная или добровольная поверка средств измерений выполняется поверителем (юристом), аккредитованным на техническую компетентность уполномоченным компетентным органом.

На геофизические СИ сфера действия государственного регулирования обеспечения единства измерений не распространяется, поэтому они могут подвергаться поверке метрологической службой геофизического предприятия с использованием результатов калибровки в добровольном порядке. Причем на большинстве предприятий поддерживаются жесткие требования к подтверждению соответствия геофизической аппаратуры установленным метрологическим требованиям. Перечень геофизических средств измерений, подвергаемых периодической поверке, составляется и утверждается руководителем геофизического предприятия.

Если метрологическая служба предприятия оказывает услуги по калибровке геофизической аппаратуры другим предприятиям, то она должна периодически подтверждать свою техническую компетентность на соответствие требования стандарта ИСО/МЭК 17025 путем регистрации в Реестре Российской системы калибровки.

Рассмотрим вопросы поверки применительно к геофизическим СИ.

В эксплуатационной документации (например, в Техническом описании и руководстве по эксплуатации) на аппаратуру конкретного типа в разделе «Поверка» должны быть указаны:

- типы и основные характеристики используемых эталонов;

- перечень метрологических характеристик, подлежащих определению или контролю;

- диапазон значений измеряемого параметра и число точек контроля, воспроизводимых при поверке;

- число измерений в каждой точке контроля;

- методика определения метрологических характеристик;

- допускаемый показатель качества поверки аппаратуры.

Поверка геофизической аппаратуры по основной погрешности выполняется путем измерений параметра, воспроизводимого эталоном, и сравнением полученной оценки максимальной поправки с нормированным пределом основной абсолютной погрешности. Если нормированы характеристики систематической и случайной составляющих основной погрешности, то всегда выполняются многократные измерения и полученная поправка находится по среднему арифметическому измеренного значения, вычитаемому из эталонного.

При проведении поверки должны быть применены эталоны, имеющие свидетельство о поверке или сертификат калибровки.

Основные операции поверки

В общем случае поверка геофизической аппаратуры по основной погрешности включает следующие основные операции:

1) внешний осмотр и опробование;

2) выполнение измерений;

3) обработку измеренных значений и нахождение оценок поправок в точках контроля;

4) определение годности (негодности) аппаратуры к применению путем сравнения полученной оценки поправки с нормированной основной абсолютной погрешностью;

5) оформление результатов поверки (протокола и свидетельства о поверке или извещения о непригодности).

При проведении поверки не должно быть вибраций, тряски, ударов, электрических и магнитных полей, являющихся источниками погрешности, а также должны быть соблюдены нормальные условия измерений: температура окружающей среды (20±5) ^оС; относительная влажность (65±15) %; атмосферное давление (100±6) кПа; напряжение и частота тока питания (220±5) В, (50,0±0,5) Гц.

Индивидуально-градуируемая аппаратура поступает на поверку вместе
с действующей КФ. При проведении внешнего осмотра должно быть установлено соответствие ее комплектности требованиям руководства по эксплуатации, отсутствие механических повреждений аппаратуры, влияющих на ее работоспособность и метрологические характеристики. Аппаратура, забракованная при внешнем осмотре, дальнейшей поверке не подлежит.

При опробовании аппаратуры следует проверить ее работоспособность и убедиться в выполнении требований к неинформативным параметрам входных и выходных сигналов.

В зависимости от комплекса НМХ СИ применяют различные методики измерений параметров, воспроизводимых при его поверке.

Если в комплексе НМХ отсутствуют характеристики случайной составляющей погрешности и вариации, а в эксплуатационной документации не указано число измерений в контрольных точках, то метролог убеждается в отсутствии необходимости строить отдельную МИ на основе многократных измерений. В этом случае выполняют трехкратные измерения параметра вблизи середины диапазона (или вблизи другого значения, где возможно появление наибольших значений случайной составляющей погрешности).

Если размах показаний при этом не превышает 20% от допускаемой погрешности, то в дальнейшем МИ строят на основе однократных измерений,
в противном случае измерения в каждой контрольной точке выполняют не менее пяти раз.

Если в комплексе НМХ отсутствуют характеристики вариации, то в ее несущественности убеждаются только для аппаратуры, содержащей преобразователи, у которых по принципу действия могут возникать явления гистерезиса (люфты). При этом калибровочное устройство должно позволять воспроизведение параметра плавно как со стороны меньших, так и со стороны больших значений. Если оценка вариации не превышает 20% от допускаемой погрешности, то МИ строят без учета вариации.

Если в комплексе НМХ имеются характеристики случайной составляющей погрешности, то рекомендуется проводить не менее 10 измерений в каждой контрольной точке. Если нормирована еще и вариация, то многократные измерения выполняют поочередно сначала со стороны меньших, а затем со стороны больших значений.

При контроле характеристик изменения показаний СИ за установленный интервал времени выполняют измерения параметра, воспроизводимого в диапазоне (0,5-0,9) от верхнего значения диапазона измерений в начальный момент времени и через каждые 20% от времени, указанного в документации для этой характеристики.

 

---

Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 585; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!