Определение объема поверочных работ /32/.
Под объемом поверочных работ понимают совокупное число основных поверочных операций (без подготовительных), в результате выполнения которых можно сделать вывод о пригодности прибора к применению.
Объем поверки зависит от числа поверяемых метрологических характеристик; числа поверяемых отметок (точек) в диапазоне измерений; числа измерений в каждой поверяемой отметке. Первое число определяется числом измерительных функций прибора; второе - характером измерения поверяемой метрологической характеристики; третье - возможным разбросом случайной составляющей погрешности прибора.
При выборе состава поверяемых параметров основное требование заключается в достоверной оценке технического состояния средства измерений для принятия решения о возможности ее применения.
Нормативные документы на разработку методик по поверке средств измерений требуют определять минимум поверяемых метрологических характеристик, достаточный для решения вопроса о пригодности поверяемых средств измерений к применению.
В настоящее время выбору контролируемых параметров технических систем посвящено значительное число работ, многие из которых отличают оригинальные подходы, успешно применяемые на практике. Вместе с тем, как показывают метрологические экспертизы средств измерений и методик поверки, еще имеют место случаи необоснованного выбора поверяемых параметров. Это можно объяснить, прежде всего, тем, что до недавнего времени не было общих регламентирующих документов на задание требований к достоверности поверки, а также большим разнообразием типов эксплуатируемых приборов, для которых сложно применять достаточно общие методы анализа.
Анализ существующих подходов к определению состава поверяемых параметров показал, что наиболее распространены способы, основанные на обеспечении апостериорной надежности контролируемых технических систем. К ним можно отнести многочисленные методы ранжирования параметров по уровню их надежности. Однако при этом трудно определять характеристики надежности анализируемых параметров на этапе разработки средства измерений. Поэтому объем операций при первичной поверке, как правило, больше, чем при периодической поверке прибора.
Разработка методических основ для определения состава поверяемых параметров является важной задачей, имеющей практическое значение для метрологического обслуживания средств измерений. Решим такую задачу для средства измерений. Так как достоверность поверки средства измерений в значительной мере определяется поверяемыми параметрами, то рациональный их состав следует сформировать с учетом обеспечения требуемых показателей достоверности поверки и . Если в исходной совокуп ности параметров средства измерений лишь часть параметров подлежит измерительному контролю, то при условии независимости погрешностей измерений отдельных параметров значения условных вероятностей ошибок поверки и для многопараметрического контроля определяется по следующим формулам:
(12.12)
(12.13)
где - полнота контроля, под
которой понимают методическую составляющую достоверности поверки,
характеризующую возможность выявления отказов при выбранной методике поверки; - вероятность безотказной работы неконтролируемой части средства измерений.
Значения и определяются по выражениям (12.2) и (12.3).
Допущение о стохастической независимости поверяемых параметров вполне оправдано на этапе предварительного анализа характеристик средств измерений, так как оно ужесточает требования к достоверности измерительного контроля.
На первом этапе анализа параметров поверяемого средства измерений следует определить , обеспечиваемое образцовыми приборами и поверочным оборудованием, которые можно использовать при поверке. Затем для всей совокупности параметров проверяется выполнение условия . Если это условие обеспечивается, то, как следует из (12.2) и (12.3), дальнейшее сокращение числа поверяемых параметров будет лишь уменьшать ошибку ложного несоответствия СИ по результатам его поверки.
Если в ТЗ на разработку средств измерений или в соответствующей НД на его поверку задаются допустимые значения условных вероятностей , , то при выборе поверяемых параметров целесообразно учитывать методическую достоверность измерительного контроля.
Требуемые и можно обеспечить изменением числа поверяемых параметров или значений и при измерительном контроле отдельных параметров. Таким образом ясно, что увеличение числа поверяемых параметров и уменьшение значений и связано с дополнительными затратами на повышение точности поверочного оборудования, учет влияния дополнительных факторов и т. д. В основу рассматриваемого способа выбора поверяемых параметров положен тот факт, что снижению ошибок измерительного контроля сопутствуют некоторые затраты (материальные, временные), которые рассматриваются как неотрицательная монотонная функция. За такую функцию можно принять следующее математическое выражение:
(12.14)
где - весовой коэффициент затрат контроля i-гo параметра.
Функция (12.14) обладает следующими свойствами. При отсутствии контроля, т. е. при =1, она минимальна, а при повышении достоверности контроля ее значение возрастает. Функцию затрат многопараметрического контроля естественно представить в виде суммы затрат контроля отдельных параметров:
(12.15)
Поэтому вполне понятно, что лучше та совокупность измеряемых параметров, для которой при требуемых показателях и метрологического обеспечения средние затраты меньше. Как уже отмечалось, допустимые значения , можно обеспечить как варьируя число поверяемых параметров, так и повышая достоверность контроля отдельных параметров. Поэтому целесообразно найти оптимальное соотношение между уровнем достоверности и числом поверяемых параметров. Эту оптимизационную задачу можно решить методом неопределенных множителей Лагранжа. Составим функцию Лагранжа в виде:
(12.16)
где - неопределенный множитель Лагранжа.
Первое слагаемое в (12.16) возрастает с увеличением числа поверяемых параметров, при этом второе слагаемое уменьшается. В этом случае необходимо найти условные экстремумы функции (12.16) при ограничениях , .
Так как методическая достоверность измерительного контроля в основном определяется ошибками , то, чтобы найти условные минимумы функции F, вычислим частные производные приравняем их нулю и получим систему из п уравнений:
(12.17)
Для решения системы (12.17) введем дополнительное уравнение
связи:
(12.18)
Решения системы уравнений (12.17), (12.18) представляют собой искомые значения оптимальных значений для исследуемой группы параметров. Очевидно, что при имеет место ситуация, когда 1-й параметр не нуждается в контроле и из выбираемой совокупности исключается. Таким образом, определяемая совокупность поверяемых параметров будет состоять из членов.
При исследовании достаточно большой группы параметров решить систему уравнений (12.17), (12.18) достаточно трудно. В этом случае целесообразно применить метод последовательных приближений для определения требуемых значений при соответствующих ограничениях на измерительный контроль.
Для ускорения процедуры выбора необходимо предварительно ранжировать параметры одним из способов, например на основе использования коэффициентов значимости . Соответствующий весовой коэффициент для функции затрат в методе последовательных приближений равен , где:
(12.19)
При необходимости обеспечить другие показатели, например требуемую глубину контроля параметров для диагностирования отказов поверяемых приборов, или прогнозировать их техническое состояние, можно использовать другие критерии оптимизации и соответственно определить другой состав поверяемых параметров. При этом часть поверяемых параметров можно охватить встроенной системой контроля.
Объем поверки также зависит от применяемого способа поверки.
Обязательным и безусловным способом достижения цели поверки является проверка соответствия всех нормированных характеристик каждого экземпляра средств измерений установленным требованиям. Все остальные способы основаны на принятии тех или иных допущений о свойствах поверяемых средств измерений конкретного типа или вида.
Обоснованное применение допущений может существенно сократить объем поверки. Так, ГОСТ 8.513—84 разрешает периодическую поверку средств измерений, предназначенных для измерения нескольких физических величин или имеющих несколько диапазонов измерений, выполнять только по тем требованиям НТД на поверку, которые определяют пригодность прибора для применяемого числа физических величин и применяемых диапазонов измерений.
Аналогично ГОСТ 8.438—81 допускает проводить периодическую поверку ИИС путем выборочного контроля метрологических характеристик измерительных каналов из числа однотипных.
Дата добавления: 2016-10-07; просмотров: 1770;