Надежность средств измерения(Димов, с. 221–222)

В процессе эксплуатации любого средства измерения может возникнуть неисправность или поломка, называемые отказом.

Метрологическая надёжность — это свойство средств измерений сохранять установленные значения метрологических характеристик в течение определённого времени при нормальных режимах и рабочих условиях эксплуатации. Она характеризуется интенсивностью отказов, вероятностью безотказной работы и наработкой на отказ.

Интенсивность отказов определяется выражением

 ,

где L – число отказов; N – число однотипных элементов; D t – промежуток времени.

Для средства измерения, состоящего из n типов элементов, интенсивность отказов определяется выражением

,

где m_i – количество элементов i -го типа.

Вероятность безотказной работы - вероятность того, что в пределах определенного промежутка времени или объема работ не произойдет отказ.

.

Наработка на отказ

.

Для внезапного отказа, интенсивность отказов которого не зависит от времени работы средства измерения,

L _сум (t) = L _сум = const;

P(t) = exp(- L _сум × t);

T_ср = L/ L _сум.

Межповерочный интервал, в течение которого обеспечивается заданная вероятность безотказной работы, определяется по формуле

 ,

где Р_мо – вероятность метрологического отказа за время между поверками;

Р(t) – вероятность безотказной работы.

В процессе эксплуатации может производиться корректировка межповерочного интервала.

Выбор средств измерений

При выборе средства измерения учитываются

1. Метрологические характеристики:

- цена деления;

- пределы измерения;

- погрешность;

2. Эксплуатационные и экономические показатели:

- массовость;

- доступность контроля;

- стоимость и надежность

3. Метод измерения; время, требуемое для настройки; масса и габаритные размеры;

4.Режим работы.

 

Основные принципы выбора средства измерения:

- относительная погрешность средства измерения должна быть на 30% ниже, чем требуемая погрешность измерения ;

- выбор средства измерения зависит от масштаба производства; например, при массовом производстве используется автоматизированные средства измерения, при серийном калибры, при мелкосерийном – универсальные;

- метод измерения.

- при выборе по метрологическим характеристикам:

а) необходимо, чтобы пределы шкалы превышали диапазон рассеяния значений параметра.

б) цена деления шкалы выбирается с учетом заданной точности, т.е. для контроля размера с 0,1 цена деления выбирается 0,01 и с правильным выбором шкалы. При измерении рабочий участок шкалы должен иметь относительную погрешность, не превышающую приведенную более, чем в 3 раза. При шкале с «0» отметкой рабочий участок составляет последние 2/3. При двусторонней шкале с нулевой отметкой посередине – последнюю треть каждого сектора. При шкале без «0» отметки рабочий участок – вся шкала.

5) требования к регистрирующей аппаратуре; первый сигнал, проходящий через средства измерения, должен быть защищен от помех.

Первичные преобразователи (датчики) должны потреблять минимум энергии, и их подключение не должно вызывать помех. Получение информации должно сочетаться с минимизацией времени измерения. Носитель информации должен иметь достаточный объем.

 

Основные этапы измерения

[13, с. 56]

I. Постановкаизмерительной задачи.

 Он включает в себя:

• сбор данных об условиях измерения и исследуемойфизической величине, то есть накопление априорнойинформации об объекте измерения и ее анализ;

• формирование модели объекта и определение измеряемойвеличины, что является наиболее важным, особенно прирешении сложных измерительных задач. Измеряемаявеличина определяется с помощью принятой модели как еепараметр или характеристика. В простых случаях, то есть приизмерениях невысокой точности, модель объекта в явном видене выделяется, а пороговое несоответствие пренебрежимомало;

• постановку измерительной задачи на основе принятой моделиобъекта измерения;

• выбор конкретных величин, посредством которых будетнаходиться значение измеряемой величины;

• формулирование уравнения измерения.

II.Планированиеизмерения. В общем случае оно выполняется в такойпоследовательности:

• выбор методов измерений непосредственно измеряемыхвеличин и возможных типов средств измерений;

• априорная оценка погрешности измерения;

• определение требований к метрологическим характеристикамсредств измерений и условиям измерений;

• выбор средств измерений в соответствии с указаннымитребованиями;

• выбор параметров измерительной процедуры (числанаблюдений для каждой измеряемой величины, моментоввремени и точек выполнения наблюдений);

• подготовка средств измерений к выполнениюэкспериментальных операций;

• обеспечение требуемых условий измерений или созданиевозможности их контроля.

Эти первые два этапа являются подготовкой к измерениям,которая производится на основе априорной информации.

 

 

III.Измерительныйэксперимент.

В узком смысле он является отдельным измерением.

В общем случае последовательность действий во время этого этапаследующая:

• взаимодействие средств и объекта измерений;

• преобразование сигнала измерительной информации;

• воспроизведение сигнала заданного размера;

• сравнение сигналов и регистрация результата.

IV.Обработка экспериментальныхданных. В общем случае она осуществляется в последовательности,которая отражает логику решения измерительной задачи:

• предварительный анализ информации, полученной напредыдущих этапах измерения;

• вычисление и внесение возможных поправок насистематические погрешности;

• формулирование и анализ математической задачи обработкиданных;

• построение или уточнение возможных алгоритмов обработкиданных, то есть алгоритмов вычисления результата измеренияи показателей его погрешности;

• анализ возможных алгоритмов обработки и выбор одного изних на основании известных свойств алгоритмов, априорныхданных и предварительного анализа экспериментальныхданных;

• проведение вычислений согласно принятому алгоритму, витоге которых получают значения измеряемой величины ипогрешностей измерений;

• анализ и интерпретация полученных результатов;

• запись результата измерений и показателей погрешности всоответствии с установленной формой представления.

 

Некоторые пункты данной последовательности могутотсутствовать при реализации конкретной процедуры обработкирезультатов измерений.