Метрологическая надежность средств измерений

 

Метрологическая надежность – это свойство средств измерений сохранять установленные значения метрологических характеристик в течение определенного времени при нормальных режимах и рабочих условиях эксплуатации.

Надежность СИ характеризует его поведение с течением времени и является обобщенным понятием, включающим в себя стабильность, безотказность, долговечность, ремонтопригодность (для восстанавливаемых СИ) и сохраняемость.

Стабильность СИ является качественной характеристикой, отражающей неизменность во времени его MX. Она описывается временными зависимостями параметров закона распределения погрешности. Метрологические надежность и стабильность являются различными свойствами одного и того процесса старения СИ. Стабильность несет больше информации о постоянстве метрологических свойств средства измерений. Это как бы его «внутреннее» свойство. Надежность, наоборот, является «внешним» свойством, поскольку зависит как от стабильности, так и от точности измерений и значений используемых допусков.

Безотказностью называется свойство СИ непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени. Она характеризуется двумя состояниями: работоспособным и неработоспособным. Однако для сложных измерительных систем может иметь место и большее число состояний, поскольку не всякий отказ приводит к полному прекращению их функционирования. Отказ является случайным событием, связанным с нарушением или прекращением работоспособности СИ. Это обуславливает случайную природу показателей безотказности, главным из которых является распределение времени безотказной работы СИ.

Долговечностью называется свойство СИ сохранять свое работоспособное состояние до наступления предельного состояния.

Работоспособное состояние – это такое состояние СИ, при котором все его MX соответствуют нормированным значениям.

Предельным называется состояние СИ, при котором его применение недопустимо.

После метрологического отказа характеристики СИ путем соответствующих регулировок могут быть возвращены в допустимые диапазоны. Процесс проведения регулировок может быть более или менее длительным в зависимости от характера метрологического отказа, конструкции СИ и ряда других причин. Поэтому в характеристику надежности введено понятие «ремонтопригодность».

Ремонтопригодность — свойство СИ, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, восстановлению и поддержанию его работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта. Оно характеризуется затратами времени и средств на восстановление СИ после метрологического отказа и поддержание его в работоспособном состоянии.

Процесс изменения MX идет непрерывно независимо от того, используется ли СИ или оно хранится на складе. Свойство СИ сохранять значения показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности в течение и после хранения и транспортирования называется его сохраняемостью.

Для большого числа промышленно выпускаемых электрических и радиотехнических элементов средств измерений имеются специальные таблицы, в которых указывается интенсивность их отказов – количество отказов в единицу времени. Если – таких данных нет, то их можно получить экспериментальным путем в результате испытания элементов СИ на надежность. Тогда интенсивность отказа элемента вычисляется по формуле

,

где – число идентичных элементов, не отказавших к моменту времени ;

– число отказавших идентичных элементов на интервале .

Зная интенсивность отказов каждого элемента, можно определить интенсивность отказов средства измерений, состоящего из этих элементов:

,

 

где – количество типов элементов, входящих в состав СИ;

– количество элементов -го типа.

Когда речь идет о внезапных отказах, вероятность безотказной работы определяется как

,

а наработка на отказ (среднее время безотказной работы)

.

По характеру своего проявления внезапные отказы являются явными. Они сравнительно легко обнаруживаются и после выяснения их причин – устраняются. Сложнее дело обстоит с диагностикой так называемых постепенных отказов, которые заключаются в том, что с течением времени метрологические характеристики перестают соответствовать установленным для них нормам, и средство измерений вследствие этого становится непригодным. Такие отказы являются скрытыми и могут быть обнаружены только при очередной поверке средства измерений, поэтому межповерочные интервалы устанавливают исходя из метрологической надежности средств измерений. Метрологические отказы являются следствием старения и износа элементов и узлов средств измерений, так что их интенсивность со временем возрастает.

На практике межповерочные интервалы устанавливают исходя из следующей формулы

,

где – вероятность безотказной в метрологическом смысле работы;

– вероятность метрологического отказа за время между поверками. Значение вероятности метрологического отказа за время между поверками можно выбрать, используя таблицу 3.4.

 

Таблица 3.4 – Значения вероятности метрологического отказа

Для средств измерений, используемых при	Значение вероятности метрологического отказа
технических измерениях	0,2…0,1
передаче информации о размере единиц	0,15…0,05
особо важных, ответственных измерениях	0,05…0,01