Методы поверки (калибровки) и поверочные схемы

Допускается применение четырех методов поверки (калиб­ровки) средств измерений:

· непосредственное сличение с эталоном;

· сличение с помощью компаратора;

· прямые измерения величины;

· косвенные измерения величины.

Метод непосредственного сличения поверяемого (калиб­руемого) средства измерения с эталоном соответствующего раз­ряда широко применяется для различных средств измерений в таких областях, как электрические и магнитные измерения, для определения напряжения, частоты и силы тока. В основе мето­да лежит проведение одновременных измерений одной и той же физической величины поверяемым (калибруемым) и эталонным приборами. При этом определяют погрешность как разницу показаний поверяемого и эталонного средств измерений, при­нимая показания эталона за действительное значение величи­ны. Достоинства этого метода в его простоте, наглядности, возможности применения автоматической поверки (калиб­ровки), отсутствии потребности в сложном оборудовании.

Для второго метода необходим компаратор — прибор срав­нения, с помощью которого сличаются поверяемое (калиб­руемое) и эталонное средства измерения. Потребность в ком­параторе возникает при невозможности сравнения показаний приборов, измеряющих одну и ту же величину, например, двух вольтметров, один из которых пригоден для постоянного тока, а другой — переменного. В подобных ситуациях в схему повер­ки (калибровки) вводится промежуточное звено — компаратор. Для приведенного примера потребуется потенциометр, который и будет компаратором. На практике компаратором может слу­жить любое средство измерения, если оно одинаково реагирует на сигналы как поверяемого, (калибруемого), так и эталонного измерительного прибора. Достоинством данного метода специалисты считают последовательное во времени сравнение двух величин.

Метод прямых измерений применяется, когда имеется воз­можность сличить испытуемый прибор с эталонным в опреде­ленных пределах измерений. В целом принцип этого метода аналогичен методу непосредственного сличения, но методом прямых измерений производится сличение на всех числовых отметках каждого диапазона (и поддиапазонов, если они име­ются в приборе). Метод прямых измерений применяют, напри­мер, для поверки или калибровки вольтметров постоянного электрического тока.

Метод косвенных измерений применяется, когда действи­тельные значения измеряемых величин невозможно определить прямыми измерениями либо когда косвенные измерения ока­зываются более точными, чем прямые. Этим методом опреде­ляют вначале не искомую характеристику, а другие, связанные с ней определенной зависимостью. Искомая характеристика опре­деляется расчетным путем. Например, при поверке (калиб­ровке) вольтметра постоянного тока эталонным амперметром устанавливают силу тока, одновременно измеряя сопротивле­ние. Расчетное значение напряжения сравнивают с показателя­ми калибруемого (поверяемого) вольтметра. Метод косвенных измерений обычно применяют в установках автоматизирован­ной поверки (калибровки).

Поверочные схемы

Для обеспечения правильной передачи размеров единиц из­мерения от эталона к рабочим средствам измерения составляют поверочные схемы, устанавливающие метрологические сопод­чинения государственного эталона, разрядных эталонов и ра­бочих средств измерений.

Поверочные схемы разделяют на государственные и ло­кальные. Государственные поверочные схемы распространяются на все средства измерений данного вида, применяемые в стра­не. Локальные поверочные схемы предназначены для метрологи­ческих органов министерств, распространяются они также и на средства измерений подчиненных предприятий. Кроме того, может составляться и локальная схема на средства измерений, используемые на конкретном предприятии. Все локальные по­верочные схемы должны соответствовать требованиям соподчиненности, которая определена государственной поверочной схе­мой (рис. 30.2). Государственные поверочные схемы разрабаты­ваются научно-исследовательскими институтами Госстандарта РФ, держателями государственных эталонов.

В некоторых случаях бывает невозможно одним эталоном воспроизвести весь диапазон величины, поэтому в схеме может быть предусмотрено несколько первичных эталонов, которые в совокупности воспроизводят всю шкалу измерений. Например, шкала температуры от 1,5 до 1·10⁵ К воспроизводится двумя го­сударственными эталонами.

Государственные поверочные схемы утверждаются Госстан­дартом РФ, а локальные — ведомственными метрологическими службами или руководством предприятия.

Рассмотрим в общем виде содержание государственной по­верочной схемы.

Наименование эталонов и рабочих средств измерений обычно располагают в прямоугольниках (для государственного эталона прямоугольник двухконтурный). Здесь же указывают метрологические характеристики для данной ступени схемы. В нижней части схемы расположены рабочие средства измере­ний, которые в зависимости от их степени точности (т.е. по­грешности измерений) подразделяют на пять категорий: наи­высшей точности; высшей точности; высокой точности; сред­ней точности; низшей точности. Наивысшая точность обычно соизмерима со степенью погрешности средства измерения го­сударственного эталона. В каждой ступени поверочной схемы регламентируется порядок (метод) передачи размера единицы. Наименования методов поверки (калибровки) располагаются в овалах, в которых также указывается допускаемая погрешность метода поверки (калибровки). Основным показателем достовер­ности передачи размера единицы величины является соотно­шение погрешностей средств измерений между вышестоящей и нижестоящей ступенями поверочной схемы. В идеале это соот­ношение должно быть 1:10, однако на практике достичь его не удается, и минимально допустимым соотношением принято считать 1:3. Чем больше величина этого соотношения, тем меньше уверенность в достоверности показаний измеритель­ного прибора.

При разработке конкретных поверочных схем необходимо следовать приведенной схеме. Строгое соблюдение поверочных схем и своевременная поверка разрядных эталонов — необхо­димые условия для передачи достоверных размеров единиц из­мерения рабочим средствам измерений.