основные структурные схемыэлектрическихизмерительныхприборов

Любой электрический измерительный прибор можно рассма­ тривать как цепочку преобразователей, в которых происходит по­ следовательное преобразование измеряемой величины в показание отсчетного устройства.

Поэтому под прибо ром следует понимать всю совокупность этих преобразователей, независимо от того, объединены они кон­ структивно в единое целое или выполнены в виде нескольких от­ дельных блоков.

Структурные схемы современных электрических измерительных приборов весьма разнообразны и иногда являются сложными. Эти структурные схемы можно подразделить по двум признакам: роду измеряемой величины (электрическая или неэлектрическая); ис­ пользуемому методу измерения в соответствии с классификацией, приведенной на рис. 6.1, а—д.

структурные схемы электрических приборов для измерения электрических величин

Простейшей структурной схемой электрического прибора для измерения электрической величины является схема, изображенная на рис. 6.1, а. Этот прибор состоит только из преобразователя из­ меряемой электрической величины Хэ в показание отсчетного устройства измерительного механизма ИМ.

Угол поворота измерительного механизма , являющийся

функцией Хэ, чаще всего отсчитывается по положению стрелки, укрепленной на оси подвижной части и перемещающейся над шкалой. Шкала измерительного механизма обычно проградуиро­ вана непосредственно в единицах измеряемой электрической величины.

Однако в большинстве случаев возможности измерительного механизма не могут удовлетворить всем условиям измерения, на­ пример в отношении предела измерения, требуемой мощности, защиты персонала от цепи высокого напряжения и т. д. В этом слу­ чае измеряемая электрическая величина Хэ предварительно под­ вергается преобразованию в преобразователе Пээ (рис. 6.1, б) в электрическую величину Yэ, которая соответствует параметрам из­ мерительного механизма.

К таким преобразователям электрической величины в электри­ ческую относятся: измерительные трансформаторы, шунты, дели­ тели напряжения и добавочные резисторы, устройства, преобра­ зующие переменный ток в постоянный. Приборы со структурными схемами (см. рис. 6.1, а и б) работают только по методу непосред­ ственной оценки и называются прибо рами непос ре дс т­ венной оценк и.

Структурная схема прибора, работающего по методу сравнения в неравновесном режиме, представлена на рис. 6.1, в. Измеряемая электрическая величина Хэ или эффект, ею вызываемый, компен­ сируется на некотором участке цепи, однородной с Хэ величиной Хэ.к постоянного значения, получаемой от вспомогательного источ­ ника питания Uвсп через преобразователь, который обычно имену­ ют измерительной цепью ИЦ.

Если величина Хэ.к компенсирует измеряемую величину Хэ не полностью, то разностьD Х _э= Х _э- Х _э.кпоступаетвизмерительныйприбор непосредственной оценки Г и отсчет по этому приборубудет функциейD Х _э. Измерительный прибор непосредственной оценки в случаях использования его на выходе приборов сложной структуры будем в дальнейшем называть измерите ле м.

Если же прибор работает по методу сравнения в равновесном режиме, т. е. по нулевому методу, то его структурную схему можно изобразить согласно рис. 6.1, г. В этом случае величина Хэ.кизме­ няется до тех пор, пока она не уравновесит измеряемую величину Хэ, о чем будут свидетельствовать отсутствие тока и показание ну­ левого указателя НУ.

Если равновесия нет, то разностьD Х _э= Х _э- Х _э.кбудет обнару­

жена по показанию нулевого указателя. Тогда производят измене­ ние того или иного параметра измерительной цепи до тех пор, пока не наступит равновесие, т. е. равенство Х _э= Х _э.к.

Отсчетным устройством, градуированным в единицах измеряе­ мой величины, в этих приборах является та часть измерительной цепи, параметр которой регулировался для получения равновесия. В данной схеме уравновешивание производится вручную путем изменения U _всп.

Вприборе,работающемпосхеме,показаннойнарис.6.1, д,уравновешиваниепроизводитсяавтоматически.Разностьсигналов

D Х _э= Х _э- Х _э.к,возникающаяприотсутствииравновесия,поступает

вусилительУс,навыходекотороговключенреверсивныйдвигательРД, механически связанный с движком потенциометра, являюще­госячастьюизмерительнойцепи.Двигательперемещаетдвижок

 

 

 

 

 

рис. 6.1. Структурные схемы приборов для измерения электрических величин:

а — только с измерительным механизмом; б — с преобразованием электрической величины в электрическую; в — по методу сравнения в неравновесном режиме; г — по методу сравнения в равновесном режиме; д — с автоматическим уравно- вешиванием

потенциометра в таком направлении и до тех пор, пока не наступит равновесие, т. е. равенство Хэ Хэ.к. При этом Хэ станет равным нулю и реверсивный двигатель остановится.

Одновременно реверсивный двигатель перемещает стрелку по шкале. Таким образом, каждому значению измеряемой величины соответствует определенное положение движка потенциометра и стрелки на шкале. Основными измерительными цепями приборов сравнения являются компенсационные и мостовые цепи.

 

структурные схемы электрических приборов для измерения неэлектрических величин

Эти схемы аналогичны схемам, рассмотренным выше, и от них отличаются лишь наличием преобразователя для преобразования измеряемой неэлектрической величины в электрическую.

Структурная схема, изображенная на рис. 6.1, б, при измерении неэлектрической величины превращается в схему, представленную на рис. 6.2, а, где измеритель Г объединяет преобразователь Пээ и измерительный механизм ИМ.

Схема рис. 6.1, в превращается в схему рис. 6.2, б, а схема рис.

, г — в схему рис. 6.2, в.

 

 

 

 

 

рис. 6.2. Структурные схемы электрических приборов для измерения неэлектрических величин:

а — с преобразованием неэлектрической величины в электрическую и с изме- рительным механизмом; б — с преобразованием неэлектрической величины в электрическую и сравнением в неравновесном режиме; в — с преобразованием неэлектрической величины в электрическую и сравнением в равновесном ре- жиме

Мостовые схемы

Мостовые схемы широко используются в приборах для изме­ рения параметров электрических цепей (R, С, М, L, f) и разнообраз­ ных неэлектрических величин, преобразуемых в параметры R, С, М, L, f.

Основные свойства мостовых схем рассмотрим на примере простейшей мостовой схемы, работающей на постоянном токе (pиc. 6.3, а).Резисторы R1 — R4 образуюттакназываемыеплечимоста.Одинизних,например R1,являетсяизмеряемымсопро­тивлением (R ₁= R_x). В диагональ аb моста включается измерительтока I _Г — гальванометр, сопротивление которого равно R _Г. Источ­никпитаниянапряжением U подключенковторойдиагонали,т.е.кточкам с и d.

Условием равновесия моста, т. е. равенства нулю тока гальвано­ метра IГ, является равенство

R ₁ R ₄= R ₂ R ₃.

Откуда измеряемое сопротивление

R_x = R ₁= R ₂(R ₃/ R ₄).

Мостовые схемы работают как в неравновесном, так и в равно­ весном режимах. В первом случае мост уравновешивается при на­ чальном значении сопротивления R1  Rх0 при изменении Rx, т. е. при Rx Rx0 мост выходит из равновесия и в измерителе появляет­ ся ток IГ. Шкала измерителя градуируется непосредственно в еди­ ницахRx. При этом ток IГ зависит не только от соотношения сопро­

 

рис. 6.3. Мостовые схемы:

а — постоянного тока; б — переменного тока

 

тивлений плеч моста, но и от значений питающего напряжения U или тока I. Поэтому при колебаниях питающего напряжения U воз­ никает дополнительная погрешность.

При работе в равновесном режиме мост уравновешивается при любом значении Rx путем изменения сопротивления любого из остальных плеч. В настоящее время широко применяются автома­ тические мосты, в которых процесс уравновешивания осуществля­ ется устройством, следящим за возникновением неравновесия.

Чаще всего мостовые цепи на переменном токе применяются в равновесном режиме.

На рис. 6.3, б представлена мостовая цепь переменного тока. На схеме а и b — точки моста; с и d — диагональ моста; Г — измери­ тель.

Предположим, что все четыре плеча моста содержат как актив­ ные, так и реактивные сопротивления. Условие равновесия моста в этом случае будет выражаться равенством

Z ₁ Z ₄= Z ₂ Z ₃,

где Z1—Z4 — комплексы полных сопротивлений плеч моста.

 

оценка точности измерительных приборов методом непосредственной оценки

Оценивать точность измерительного прибора, работающего по методу непосредственной оценки, абсолютной или относительной погрешностью измерения не представляется возможным.

Предположим, например, что вследствие трения оси в опорах амперметра на 100 А со шкалой в 100 делений возникает погреш­ ность на одно деление, т. е. на 1 А. Так как погрешность от трения относится к случайным погрешностям и ее величина и знак не за­ висят от отклонения подвижной части, то при измерении этим прибором тока, равного 90 А, относительная погрешность измере­ ния составит, %:

 

±1А 100=1,1.90 А

Если этим прибором измеряется ток, равный 20 А, то относи­ тельная погрешность, %,

 

±1А 100=5.20А

Таким образом, относительная погрешность измерения для дан­ ного прибора может иметь разное значение в зависимости от от­клонения подвижной части. Поэтому качество (точность) прибора оценивают так называемой приведенной погрешностью

п, под которой понимают отношение абсолютной погрешности

прибора Х к пределу измерения прибора Хп:

g= D Х.

п Х

п

 

В рассмотренном выше примере приведенная погрешность при­ бора на 100 А составит,%:

1А 100А

 

100=1.

Отсюда необходимо сделать важный вывод о том, что любой прибор непосредственной оценки должен использоваться лишь при отсчете показаний в последней трети (лучше четверти) шкалы. Итак, в случае работы в начале шкалы даже у лучшего прибора относи­ тельная погрешность измерения может быть высокой.

С точки зрения оценки качества прибора в различных условиях его эксплуатации погрешности прибора делятся на две категории, которые рассматриваются ниже.

Основная погрешность, обусловленная несовершенством кон- струкции и изготовления прибора. Она определяется как приве­ денная погрешность, имеющая место при градуировке прибора, т. е. при так называемых нормальных условиях работы. Под но рма л ь­ ными у с ловиями (т. е. условиями, имевшими место при гра­ дуировке приборов) работы обычно понимают: температуру окру­ жающей среды 20 °С (или ту температуру, которая указана на шкале прибора); частоту 50 Гц (или ту частоту, которая отмечена на шкале прибора); нормальное положение прибора, обозначенное определенным знаком на шкале; отсутствие внешних магнитных и электрических полей и т. д.

Погрешности, в сумме составляющие основную погрешность прибора, по своей природе являются случайными. К главной со­ ставляющей основной погрешности относится погрешность от трения.

В зависимости от допустимой основной (приведенной) погреш­ ности приборы подразделяются на следующие классы: 0,05; 0,1; 0,2;

0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0. Каждый класс прибора характеризуется наи­ большей допустимой основной погрешностью, величина которой

 

равна номеру класса. Класс прибора обозначается на шкале соот­ ветствующей цифрой в кружке.

Дополнительные погрешности, вызванные отступлением от нормальных условий. Они также зависят от параметров, совершен­ ства конструкции и выполнения приборов. Дополнительные по­ грешности по своей природе, как правило, являются систематиче­ скими. Они также нормируются стандартом. Так, допустимая до­ полнительная погрешность (приведенная) от колебания окружаю­ щей температуры на каждые 10 °С не должна превосходить по величине номера класса.

Влияние внешнего магнитного поля нормируется следующим образом: действие внешнего поля напряженностью 400 А/м (5 эр­ стед) не должно вызывать изменение показаний прибора, превы­ шающее±(0,5 … 5,0)%, в зависимости от категории защищенности, т. е. от конструктивных мер защиты от влияния внешних полей.

Дополнительная погрешность от колебания частоты на ±10 % от 50 Гц или от частоты, указанной на шкале, не должна превышать величины, соответствующей номеру класса.

 

оценка точности измерительных приборов, работающих по методу сравнения

Рассмотрим вопрос о точности измерительных приборов, рабо­ тающих по методу сравнения в равновесном режиме (нулевых приборов).

Точность измерения компенсационным методом ЭДС и падений напряжения определяется:

точностью подгонки сопротивлений рабочей цепи под их но­ минальные значения;

точностью установки рабочего тока;

чувствительностью гальванометра;

плавностью регулировки равновесия, т. е. точностью отсчета (числом отсчитываемых знаков).

Подгонка сопротивлений рабочей цепи под их номинальные значения может быть выполнена с погрешностью, не превышающей

±0,01 %.

Точность установки рабочего тока определяется погрешностью нормального элемента, погрешностью подгонки сопротивлений между рабочей цепью и чувствительностью гальванометра. Если нормальный элемент не перегружать током, превышающим 1 мкА,

и хранить при комнатных температурах, то погрешность ЭДС, раз­ виваемая им, не будет превышать±0,01 %.

Чем выше чувствительность гальванометра, тем лучше он будет обнаруживать отсутствие равновесия и точнее осуществится из­ мерениеЕх. Чувствительность гальванометра не должна вызывать погрешность больше, чем 0,01 %. Для этого необходимо, чтобы па­ дение напряжения в гальванометре при минимальном отклонении, которое можно заметить глазом, было на четыре порядка меньше (в 10 000 раз), чем измеряемое напряжение.

Точность измерения различных величин компенсационным ме­ тодом можно охарактеризовать погрешностью, не превышающей

±(0,02 … 0,05)%.

Приборы, использующие мостовую цепь в равновесном режи­ ме, характеризуются погрешностью измерения Rx, которая опреде­ ляется точностью подгонки сопротивлений остальных трех плеч моста, чувствительностью нулевого указателя и точностью отсче­ та. Повторяя приведенные выше рассуждения применительно к компенсационным цепям, можно прийти к выводу, что погреш­ ность измерения равновесным мостом может быть снижена до

±(0,01 … 0,02)%.

При использовании мостовой цепи, работающей в неравновес­ ном режиме, погрешность измерения Rx в основном определяется погрешностью измерителя. Это обстоятельство ограничивает точ­ ность неравновесных мостов погрешностью, практически не мень­ шей, чем ±(0,2 … 0,5)%.

Однако в ряде случаев использование мостовой цепи в неравно­ весном режиме дает возможность уменьшить дополнительные по­ грешности преобразователей неэлектрических величин в электри­ ческие. В подобных случаях применение приборов сравнения в неравновесном режиме более выгодно, чем использование при­ боров непосредственной оценки.

 

 

6.3. средства изМерений и их классификация

Средство измерений — это техническое средство (или их ком­ плекс), используемое при измерениях и имеющее нормированные метрологические характеристики. В отличие от таких технических средств, как индикаторы, предназначенных для обнаружения фи­ зических свойств (компас, лакмусовая бумага, осветительная элек­

 

трическая лампочка), СИ позволяют не только обнаружить физи­ ческую величину, но и измерить ее, т. е. сопоставить неизвестный размер с известным. Если физическая величина известного раз­ мера есть в наличии, то она непосредственно используется для сравнения (измерение плоского угла транспортиром, массы — с помощью весов с гирями). Если же физической величины извест­ ного размера в наличии нет, то сравнивается реакция (отклик) прибора на воздействие измеряемой величины с проявившейся ранее реакцией на воздействие той же величины, но известного размера (измерение силы тока амперметром). Для облегчения срав­ нения еще на стадии изготовления прибора отклик на известное воздействие фиксируют на шкале отсчетного устройства, после чего наносят на шкалу деления в кратном и дольном отношении. Опи­ санная процедура называется град уировк ой шк а л ы. При измерении она позволяет по положению указателя получать резуль­ тат сравнением непосредственно по шкале отношений. Итак, СИ (за исключением некоторых мер — гирь, линеек) в простейшем случае производят две операции: обнаружение физической вели­ чины; сравнение неизвестного размера с известным или сравнение откликов на воздействие известного и неизвестного размеров.

Другими отличительными признаками СИ являются, во­первых,

«умение» хранить (или воспроизводить) единицу физической ве­ личины; во­вторых, неизменность размера хранимой единицы. Если же размер единицы в процессе измерений изменяется более, чем установлено нормами, то с помощью такого средства невозможно получить результат с требуемой точностью. Отсюда следует, что измерять можно только тогда, когда техническое средство, предна­ значенное для этой цели, может хранить единицу, достаточно не­ изменную по размеру (во времени).

Средства измерений можно классифицировать по двум призна­ кам: конструктивное исполнение; метрологическое назначение.

По конструктивному исполнению СИ подразделяют на меры физической величины, измерительные преобразователи, измери­ тельные приборы, измерительные установки, измерительные си­ стемы (рис. 6.4).

Меры физической величины — это средства измерений, пред­ назначенные для воспроизведения и (или) хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров. Различают меры: однозначные (гиря 1 кг, калибр, конденсатор постоянной емкости); многозначные (масштабная линейка, конденсатор пере­ менной емкости); наборы мер (набор гирь, набор, калибров). Набор мер, конструктивно объединенных в единое устройство, в котором

 

рис. 6.4. Классификации средств измерений

 

имеются приспособления для их соединения в различных комби­ нациях, называется магазином ме р. Примером такого набора может быть магазин электрических сопротивлений, магазин индук­ тивностей. Сравнение с мерой выполняют с помощью специальных технических средств — компараторов (рычажные весы, измери­ тельный мост и т. д.).

К однозначным мерам можно отнести стандартные образцы (СО). Существуют стандартные образцы состава и стандартные образцы свойств вещества (материала).

С тандартный об разец с ос тава — это стандартный образец с установленными значениями величин, характеризующих содержание определенных компонентов в веществе (материале).

С тандартный об разецсвойств — это стандартный образец с установленными значениями величин, характеризующих физические, химические, биологические и другие свойства.

Новые СО допускаются к использованию при условии прохож­ дения ими метрологической аттестации. Указанная процедура — это признание этой меры, узаконенной для применения на основании исследования СО. Метрологическая аттестация проводится органа­ ми метрологической службы.

Примером СО состава является СО состава углеродистой стали определенной марки, а примером СО свойств — шкала твердости Мооса, которая представляет собой набор 10 эталонных минералов для определения числа твердости по условной шкале. Каждый по­

 

следующий минерал этой шкалы является более твердым, чем предыдущий. Эту шкалу используют для оценки относительной твердости стекла и керамики.

Одна из главных функций СО состава и свойств — контроль методики выполнения измерений в порядке внутреннего контроля испытательных лабораторий и внешнего контроля. Например, если аналитическая лаборатория металлургического предприятия рас­ полагает аттестованным СО углеродистой стали конкретной марки, то она на указанном СО может проверить надежность методики качественного и количественного химического анализа.

В зависимости от уровня признания (утверждения) и сферы применения различают категории СО — межгосударственные, государственные, отраслевые и СО предприятия (организации).

Так, государственные и отраслевые образцы состава почв атте­ стованы на содержание макро­ и микроэлементов (марганца, ко­ бальта, цинка, меди, молибдена, бора) и другие характеристики (рН и т. д.). Эти СО были аттестованы в межлабораторном эксперимен­ те и предназначены для градуировки приборов, поверки СИ, кон­ троля правильности анализов почв по аттестованным в СО пока­ зателям, аттестации СО предприятий методом сличения.

Измерительные преобразователи — это средства измерений, служащие для преобразования измеряемой величины в другую величину или сигнал измерительной информации, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований.

По характеру преобразования различают аналоговые, цифро­ аналоговые (ЦАП) и аналого­цифровые (АЦП) преобразователи. По месту в измерительной цепи выделяют преобразователи пер­ вичные (прибор, на который непосредственно воздействует изме­ ряемая физическая величина) и промежуточные (прибор, занимаю­ щий место в измерительной цепи после первичного преобразова­ теля).

Конструктивно обособленный первичный измерительный пре­ образователь, от которого поступают сигналы измерительной ин­ формации, является датчиком. Датчик может быть вынесен на значительное расстояние от СИ, принимающего его сигналы. На­ пример, датчики запущенного метеорологического радиозонда передают информацию о температуре, давлении, влажности и дру­ гих параметрах атмосферы.

Если преобразователи не входят в измерительную цепь и их метрологические свойства не нормированы, то они не относятся к измерительным. Таковы, например, силовой трансформатор в ра­диоаппаратуре, термопара в термоэлектрическом холодильнике.

Измерительный прибор — это средство измерений, предна­ значенное для получения значений измеряемой физической вели­ чины в установленном диапазоне. Прибор, как правило, содержит устройство для преобразования измеряемой величины и ее инди­ кации в форме, наиболее доступной для восприятия. Во многих случаях устройство для индикации имеет шкалу со стрелкой, диа­ грамму с пером или цифроуказатель, с помощью которых могут быть произведены отсчет или регистрация значений физической величины. В случае сопряжения прибора с мини­ЭВМ отсчет может производиться с помощью дисплея.

По виду индикации значений измеряемой величины измери­ тельные приборы подразделяют на показывающие и регистриру­ ющие. Показывающийприбо р допускает только отсчиты­ вание показаний измеряемой величины (микрометр, аналоговый или цифровой вольтметр). В регистрирующемприбо ре предусмотрена регистрация показаний — в форме диаграммы, путем печатания показаний (термограф; разрывная машина с пи­ шущим элементом; измерительный прибор, сопряженный с ЭВМ, дисплеем и устройством для печатания показаний).

Измерительная установка — это совокупность функциональ­ но объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей и других устройств, предназначенных для из­ мерений одной или нескольких физических величин и расположен­ ных в одном месте. Примером являются установка для измерения удельного сопротивления электротехнических материалов, установ­ ка для испытаний магнитных материалов. Измерительную установ­ ку, предназначенную для испытаний каких­либо изделий, иногда называют испытательным с тендо м.

Измерительная система — это совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных пре­ образователей, электронно­вычислительных машин (ЭВМ) и других технических средств, размещенных в разных точках контролируе­ мого пространства в целях измерений одной или нескольких фи­ зических величин, свойственных этому пространству. Примером может служить радионавигационная система для определения ме­ стоположения судов, состоящая из ряда измерительных комплексов, разнесенных в пространстве на значительном расстоянии друг от друга.

«Лицо» современной измерительной техники определяется автоматизированными измерительными системами, информаци­ онно­измерительными системами, измерительно­вычислительными комплексами. Типичная информационно­измерительная система

содержит в своем составе ЭВМ и обеспечивает сбор, обработку и хранение информации, поступающей от многочисленных датчи­ ков, характеризующих состояние объекта или процесса. При этом результаты измерений выдаются как по заранее заданной програм­ ме, так и по запросу.

Применение новейших измерительных систем позволяет не только ускорить процесс измерения (что немаловажно для скоро­ портящихся товаров), но и дать более объективную характеристи­ ку качества конкретной партии товара.

По метрологическому назначению все СИ подразделяются на два вида — рабочие СИ и эталоны.

Рабочие средства измерений предназначены для проведения технических измерений. По условиям применения они могут быть:

лабораторными, используемыми при научных исследовани­ ях, проектировании технических устройств, медицинских измерениях;

производственными, используемыми для контроля характе­ ристик технологических процессов, контроля качества гото­ вой продукции, контроля отпуска товаров;

полевыми, используемыми непосредственно при эксплуата­ ции таких технических устройств, как самолеты, автомобили, речные и морские суда и др.

К каждому виду рабочих СИ предъявляются специфические требования: к лабораторным — повышенная точность и чувстви­ тельность; к производственным — повышенная стойкость к ударно­ вибрационным нагрузкам, высоким и низким температурам; к по­ левым — повышенная стабильность в условиях резкого перепада температур, высокой влажности.

Эталоны являются высокоточными СИ, а потому используются для проведения метрологических измерений в качестве средств передачи информации о размере единицы. Размер единицы пере­ дается «сверху вниз», от более точных СИ к менее точным «по це­ почке»: первичный эталон — вторичный эталон — рабочий эталон 0­го разряда — рабочий эталон 1­го разряда — … — рабочее СИ.

Передача размера осуществляется в процессе поверки СИ. Це­ лью поверки является установление пригодности СИ к применению. Соподчинение СИ, участвующих в передаче размера единицы от эталона к рабочим СИ, устанавливается в поверочных схемах СИ. Федеральное агентство по техническому регулированию и ме­ трологии располагает самой современной эталонной базой. Она

входит в тройку самых совершенных наряду с базами США и Япо­ нии. Эталонная база в дальнейшем будет развиваться в количе­ ственном и главным образом в качественном отношении. Перспек­ тивно создание многофункциональных эталонов, т. е. эталонов, воспроизводящих на единой конструктивной и метрологической основе не одну, а несколько единиц физических величин или одну единицу, но в широком диапазоне измерений. Так, метрологические институты страны создают единый эталон времени, частоты и дли­ ны, который позволит, кстати, уменьшить погрешность воспроиз­ ведения единицы длины до 11011.

Если технический уровень первичных эталонов в России благо­ даря успехам науки и энтузиазму ученых можно оценить как впол­ не удовлетворительный, то состояние парка СИ, находящихся в практическом обращении, прежде всего рабочих эталонов и СИ, внушает тревогу. Если в 1980­х гг. срок обновления измерительной техники, как правило, составлял 5 … 6 лет (для сравнения в США и Японии — не более трех лет), то наблюдаемый сейчас регресс в области национального приборостроения еще больше увеличил сроки обновления рабочих эталонов и рабочих СИ, что ведет к значительному старению измерительной техники.

Другой проблемой национальных производителей СИ является высокая стоимость их разработок в сравнении с зарубежными фирмами. Для преодоления традиционного отставания необходимо также в отечественных приборах предусматривать: высокую степень автоматизации на базе микропроцессорной технологии, быстро­ действие, высокую надежность, пониженные массу, габаритные размеры и энергопотребление, высокий уровень эстетики и эрго­ номики.

Многообразие СИ обусловливает необходимость применения специальных мер по обеспечению единства измерений. Одно из условий соблюдения единства измерений — установление для СИ определенных (нормированных) метрологических характеристик.

 

 

6.4. государственная систеМаобесПечения единства изМерений

Центральная задача в организации измерительных работ — до­ стижение сопоставимых результатов измерений одних и тех же объектов, выполненных в разное время, в разных местах, с помо­ щью разных методов и средств. Эта задача решается путем обе­

спечения единства измерений. В свою очередь это единство дости­ гается в результате деятельности метрологических служб, направ­ ленной на достижение и поддержание единства измерений в соот­ ветствии с государственными актами, правилами, требованиями, нормами, установленными стандартами и другими нормативными документами в области метрологии.

В организационном плане это единство обеспечивается субъек­ тами метрологии — государственной метрологической службой страны, увязывающей свою деятельность с международными ме­ трологическими организациями, метрологическими службами федеральных органов исполнительной власти России и метрологи­ ческими службами юридических лиц.

Важнейшей формой обеспечения единства измерений со сторо­ ны государства является государственный метрологический кон­ троль и надзор.

Нормативной базой обеспечения единства измерений служит законодательная метрология, а технической базой — система вос­ произведения единиц физических величин и передачи информации об их размерах всем без исключения СИ в стране.

Калибровка средств измерений — это совокупность операций, выполняемых в целях определения и поддержания действительных значений метрологических характеристик и (или) пригодности к применению средства измерений, не подлежащего государствен­ ному метрологическому контролю и надзору.

Из определения можно сделать два вывода:

калибровка проводится для тех СИ, которые не используются в сферах государственного метрологического контроля и надзора (установленных Законом об обеспечении единства измерений), а значит, не подлежат поверке;

калибровка выполняет следующие функции:

определение и подтверждение действительных значений ме­ трологических характеристик СИ;

определение и подтверждение пригодности СИ к примене­ нию.

В первом случае лаборатория, калибрующая по заявке (договору) заказчика СИ, не делает вывода о пригодности прибора. Установ­ ленные характеристики могут отличаться от паспортных, и только в компетенции заказчика определять, в каких условиях и для каких целей можно и нужно использовать данные СИ.

Во втором случае СИ признается пригодным, если действитель­ ное значение его МХ соответствует техническим требованиям,

установленным в нормативных документах или заказчиком. Вывод о пригодности СИ в этом случае делает калибровочная лабора­ тория.

В решаемых на практике измерительных задачах калибровка может сводиться только к проверке пригодности СИ, т. е. его рабо­ тоспособности. В частности, требуется знать не действительные значения измеряемой величины, а лишь констатировать наличие величины измеряемого сигнала определенного уровня. Примером может служить калибровка устройств — сигнализаторов предель­ ного значения температуры. В сигнализаторах, имеющих одну или несколько сигнальных лампочек, включение или выключение по­ следних свидетельствует о достижении предельных значений вели­ чины. В устройствах, имеющих шкалу в виде нескольких цветовых секторов (подобных посуде фирмы «Цептер»), положение указа­ тельной стрелки в пределах конкретного сектора означает опреде­ ленное состояние объекта измерений.

В Законе об обеспечении единства измерений указывается на добровольный характер и область применения калибровки: «Сред­ ства измерений, не подлежащие поверке, могут подвергаться кали­ бровке при выпуске из производства или ремонта, при ввозе по импорту, при эксплуатации, прокате и продаже». Добровольный характер калибровки не освобождает метрологическую службу от необходимости использования при калибровочных работах этало­ нов, соподчиненных с государственными эталонами единиц вели­ чин.

Калибровка может быть возложена как на метрологические службы юридического лица, так и на любую другую организацию, способную выполнить калибровочные работы. Результаты кали­ бровки СИ удостоверяются калибровочным знаком, наносимым на СИ, записью в эксплуатационных документах или сертификатом о калибровке.

На основе договоров, заключаемых с государственными науч­ ными метрологическими центрами или органами ГМС, заинтере­ сованные метрологические службы юридических лиц могут быть аккредитованы на право проведения калибровочных работ. В этих случаях последним предоставляется право выдавать сертификаты о калибровке от имени органов и организаций, которые их аккре­дитовали.

Аккредитация — процедура добровольная. Она необходима пре­ жде всего тогда, когда предприятие поставляет продукцию на за­ рубежные рынки. В этом случае торговый партнер (покупатель) может потребовать от продавца подтверждения того, что характе­

ристики продукции измерялись приборами, проверенными аккре­дитованной метрологической службой. В 1994—1995 гг. в России сформировалась Российская система калибровки (РСК). В Положе­ нии о Российской системе калибровки регламентированы следую­ щие вопросы: 1) организация, структура и функции РСК; 2) права и обязанности входящих в нее юридических лиц независимо от форм собственности и пр.

В с<