Обзорная информация по теме. Под средством измерений, согласно Закону «Об обеспечении единства измерений» понимается любое техническое средство

Под средством измерений, согласно Закону «Об обеспечении единства измерений» понимается любое техническое средство, предназначенное для измерений. В частности, к средствам измерений относят:

1. Меры. Предназначены для воспроизведения или хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров. Простейшим примером мер является набор гирь.

2. Стандартные образцы и стандартные вещества. Представляют собой пробы вещества с установленными значениями физической величины, характеризующей свойства или состав этого вещества. В качестве примера можно привести набор из 10 эталонных минералов для определения твёрдости по условной шкале Мооса, а студенты товароведных и технологических специальностей наверняка сталкивались с фиксаналами – стандартными образцами химических веществ строго определённой концентрации.

3. Измерительные преобразователи (датчики). Используются для преобразования измеряемой величины в другую с целью представления её в более удобной при обработке и хранении форме.

4. Измерительные приборы. Предназначаются для извлечения измерительной информации и представления её в форме, удобной для отображения или регистрации. Это известные из курса физики амперметры и вольтметры.

5. Измерительные установки и системы. Представляют собой совокупность функционально объединённых средств измерений и вспомогательных устройств с целью измерения одной нескольких физических величин объекта измерений (контроля).

6. Измерительные принадлежности являются вспомогательными устройствами, обеспечивающими операции измерений, передачи измерительной информации на расстояние, обработки её результатов. Это источники электропитания средств измерений, коммутаторы, термостаты.

В соответствии с назначением средства измерений делят на официально утверждённые эталоны, обеспечивающие хранение единицы физической величины для передачи её размера, и рабочие средства, применяемые для измерений без передачи размера единицы.

В свою очередь, в зависимости от точности и сферы распространения, эталоны делят на государственные (первичные и специальные), вторичные (эталоны-свидетели, эталоны-копии, эталоны сравнения) и рабочие эталоны, с помощью которых размер единицы по поверочной схеме передаётся рабочим средствам измерений. Следует уяснить, что наибольшей точностью в этом ряду соответственно обладают государственные эталоны, имеющие наименьшую погрешность. Наименьшая точность и наибольшая погрешность характерны для рабочих средств измерений.

Размеры единиц передаются от эталонов рабочим средствам измерений, используемых в промышленности, торговле, науке, медицине и т.д. Государственные эталоны являются национальным достоянием, и их состояние определяет уровень научного, технического и культурного развития страны.

Все средства измерений, независимо от их конкретного исполнения, обладают рядом общих свойств, необходимых для выполнения ими их функционального назначения. Технические характеристики, описывающие эти свойства и оказывающие влияние на результаты и на погрешности измерений, называются метрологическими характеристиками. Перечень важнейших из них регламентируется ГОСТ 8.009-84 «Нормируемые метрологические характеристики средств измерений». Комплекс нормируемых метрологических характеристик устанавливается таким образом, чтобы с их помощью можно было оценить погрешность измерений – разность между результатом измерений и истинным значением измеряемой величины.

Отметим, что появление погрешностей при измерениях всегда неизбежно, поэтому невозможно выявить истинное значение результата измерений. Погрешности классифицируются по нескольким категориям, в частности по числовой форме представления они бывают абсолютными (аддитивными и мультипликативными) и относительными (действительными, приведёнными и измеренными); по характеру проявления – статическими (систематическими и случайными) и динамическими (грубыми). Погрешности необходимо учитывать при соответствующей математической обработке результатов измерения.

Если погрешность измерения является объективной особенностью самого процесса измерения и связанных с ним условий, то погрешность средства измерений присуща техническим средствам измерений, в нём участвующим. В зависимости от условий эксплуатации измерительных приборов погрешности средств измерений делятся на основные, проявляющиеся при нормальных условия эксплуатации, и дополнительные, возникающие при определённых отклонениях заданных условий эксплуатации от нормируемых. В качестве примера можно привести прибор для определения плотности молока – лактоденсиметр. При температуре измерения 20ºС его основная погрешность определяется только ценой деления шкалы и составляет 0,5 кг/м³; при изменении температурных условий погрешность возрастает на 0,2 кг/м³ на каждый градус изменения температуры. Однако поскольку такая погрешность является ещё и систематической, то её возможно предусмотреть, для чего в расчётную формулу вносится соответствующая поправка.

Ещё одной характеристикой средств измерений, тесно зависящей от погрешности, является класс точности. Классы точности регламентируются нормативными документами на отдельные виды средств измерения с использованием метрологических характеристик и способов их нормирования, изложенных в ГОСТ 8.401-80 и 8.009-84. Следует иметь в виду, что классы точности устанавливаются не на все средства измерений, а только на те, для которых не характерна динамическая погрешность, появляющаяся при измерении переменных величин и обусловленная инерционными свойствами средств измерений. Для остальных средств измерений обозначение классов точности вводится в зависимости от способов задания пределов допускаемой основной погрешности.

К нормальным условиям проведения измерений, в соответствии с 8.395-80 относятся температура 20ºС (293К), атмосферное давление 101,3 кПа (760 мм рт. ст.) и относительная влажность 60%. В определённых случаях в документации допускается устанавливать иные значения нормальных условий, а также нормировать значения других влияющих на измерение величин (например, показатель преломления воздуха, напряжённость магнитного поля).

Одной из главных форм государственного метрологического надзора и ведомственного контроля, направленных на обеспечение единства измерений в стране, является поверка, под которой понимается совокупность операций, выполняемых с целью подтверждения соответствия средств измерений метрологическим требованиям. Таким образом, поверку проводят для установления их пригодности к применению.

Путь, по которому устанавливается система передачи размера единицы физической величины от государственного эталона (образцового средства измерений) рабочим средствам измерений, называется поверочной схемой. Как правило, этот путь выражен в форме чертежа с текстовой частью. В зависимости от области применения поверочные схемы делят на государственные, распространяемые на все средства измерений в стране; ведомственные, применяемые внутри различных ведомств, и локальные, устанавливаемые для органов государственной или ведомственной метрологической службы.

От поверки следует отличать к алибровку средств измерений, под которой понимается определение действительных значений метрологических характеристик средств измерений. Примером калибровки может служить нанесение миллиметровых делений на шкалу линейки. Студентам-товароведам известен пример калибровки корне- и клубнеплодов в зависимости от длины корня или диаметра клубня.