Номенклатура измеряемых параметров это

Метрологическая экспертиза проектов государственных стандартов

Метрологическую экспертизу проектов государственных стандартов проводят с целью обеспечения единства измерений, а также технически и экономически обоснованного метрологического обеспечения стандартизуемых объектов.

Метрологической экспертизе подлежат проекты государственных стандартов на продукцию и услуги, на работы(процессы), на методы контроля (испытаний, измерений, анализа), а также другие проекты государственных стандартов, в которых регламентированы:
− требования к погрешности измерений, достоверности измерительного контроля;
− требования к методикам выполнения измерений, средствам измерений, стандартным образцам, аттестованным смесям;
− методики выполнения измерений, анализа, испытаний и измерительного контроля;
− данные о свойствах веществ и материалов, в том числе стандартные справочные данные;
− применение стандартных образцов веществ и материалов;
− методики поверки (калибровки) средств измерений.

Метрологическую экспертизу проектов государственных стандартов проводят технические комитеты (МТК и ТК) и их подкомитеты (МПК и ПК), организующие разработку стандартов, рассматривающие и направляющие проект стандарта для принятия в Государственный комитет Российской Федерации по стандартизации и метрологии (Госстандарт России).
Предпочтительной является метрологическая экспертиза первой редакции проекта стандарта. При необходимости на метрологическую экспертизу могут быть направлены вторая и последующие редакции.
Метрологическую экспертизу проектов стандартов, регламентирующих методики выполнения измерений, которые применяют в сферах распространения государственного метрологического контроля и надзора, осуществляют государственные научные метрологические центры.
Проекты государственных стандартов ГСИ, разрабатываемые метрологическими институтами Госстандарта России, на метрологическую экспертизу не направляются.Организациями, выполняющими метрологическую экспертизу проектов государственных стандартов, могут быть государственные научные метрологические центры, аккредитованные головные и базовые организации метрологической службы, а также научно-исследовательские организации, выполняющие разработку средств измерений, методик выполнения измерений, нормативных документов по метрологическому обеспечению.
Эксперты, осуществляющие метрологическую экспертизу проектов государственных стандартов, могут быть членами МТК, ТК (МПК, ПК) и специалистами вышеука занных организаций.
При выполнении метрологической экспертизы проектов государственных стандартов проверяют их соответствие требованиям ГСИ и других государственных стандартов, в которых изложены метрологические требования.

В зависимости от вида и содержания разрабатываемого проекта государственного стандарта при проведении метрологической экспертизы выполняют анализ и определяют:
− рациональность номенклатуры измеряемых параметров;
− оптимальность требований к погрешности измерений;
− полноту и правильность требований к метрологическим характеристикам средств измерений;
− соответствие погрешности измерений заданным требованиям;
− контролепригодность изделия (измерительной системы);
− возможности эффективного метрологического обслуживания средств измерений (в том числе поверки, калибровки, контроля работоспособности, ремонта);
− рациональность выбранных средств и методик выполнения измерений, в том числе их соответствие требованиям, предъявляемым к средствам и методикам выполнения измерений, применяемым в сферах распространения государственного метрологического контроля и надзора;
− соответствия алгоритма обработки результатов измерений измерительной задаче;
− правильность использования метрологических терминов, наименований измеряемых величин и обозначения их единиц.

1 Анализ и определение рациональности номенклатуры измеряемых параметров.

Рациональность номенклатуры измеряемых параметров определяются нормативными документами на продукцию, технологию и т. п. При этом эксперт руководствуется следующими общими положениями:

При анализе параметров, подвергаемых измерениям и измерительному контролю, следует иметь в виду следующее:
− часть технических характеристик готовых деталей, узлов, изделий определяется предыдущими этапами технологического процесса либо оборудованием, инструментом, поэтому необходимо рационально распределить контролируемые параметры по этим этапам и объектам;− значения параметров в технологическом процессе связаны между собой, и эти связи используют для сокращения номенклатуры контролируемых параметров, а для
наиболее важных параметров − для повышения точности измерений и надежности измерительных систем;
− необходимо выявлять избыточность измеряемых параметров, чтобы избежать неоправданные затраты на измерения и метрологическое обслуживание средств измерений.

При анализе параметров, подвергаемых измерениям и измерительному контролю, определяют четкость формулирования измеряемой величины. Неопределенность формулирования подлежащей измерениям величины может привести к большим неучтенным погрешностям измерений.

2 Определение оптимальности требований к погрешности измерений.

Оптимальной считается погрешность измерений, при которой сумма потерь от погрешности и расходов на измерения будет минимальной.
В первом приближении можно считать, что потери пропорциональны квадрату погрешности измерений, а расходы на измерения обратно пропорциональны погрешности измерений.
Если нет других данных о зависимости потерь от погрешности и расходов на измерения от погрешности измерений, то оптимальная погрешность выражается следующей зависимостью:

где – предел оптимальной относительной погрешности измерений;

– предел относительной погрешности измерений, для которого известны потери П и расходы на измерения Р.

Так как обычно потери П и расходы Р могут быть определены приближенно, то точное значение Dопт найти практически невозможно. Поэтому погрешность считают практически близкой к оптимальной, если выполняется следующее условие:

где опт D’ − приближенное значение предела оптимальной относительной погрешности измерений, вычисленное по приближенным значениям потерь П’ и расходов Р’ (в расходы на измерения включают и затраты на метрологическое обслуживание средств измерений).
Если погрешность измерений может привести к значительным потерям, при экспертизе пользуются методикой «МИ 2179-91 Государственная система обеспечения единства измерений. Обеспечение эффективности измерений при управлении технологическими процессами. Оптимизация точности измерений по экономическому критерию».
Если погрешность измерений не может вызвать заметных потерь или других неблагоприятных последствий, пределы допускаемых значений погрешности измерений могут составлять 0,2−0,3 границы симметричного допуска (для несимметричного допуска − размера поля допуска) на измеряемый параметр, а для параметров, не относящихся к наиболее важным, это соотношение может быть увеличено до 0,5.

3 Определение полноты и правильности требований к погрешности средств измерений.

При использовании косвенных методов измерений погрешность средств измерений составляет часть погрешности измерений. В таких случаях необходимы сведения о методической составляющей погрешности измерений для правильного оценивания требования к погрешностисредств измерений. Типичные источники методических погрешностей приведены в «МИ 1967-89 Государственная система обеспечения единства измерений. Выбор методов и средств измерений при разработке методик выполнения измерений. Общие положения».
При измерениях средних значений необходимо учесть, что погрешность средних значений по n точкам измерений практически в n раз меньше погрешности измерений (средства измерений) в одной точке, а при многократных измерениях в одной точке погрешность среднего значения за некоторый интервал времени меньше погрешности однократного измерения за счет фильтрации высокочастотных случайных составляющих погрешности.
Пределы допускаемых значений погрешности средства измерений, если они регламентированы в проекте государственного стандарта, следует указывать для условий эксплуатации средства измерений (рабочий диапазон измеряемой величины, пределы возможных значений внешних влияющих величин и другие характеристики, от которых может зависеть погрешность измерений).

4 Определение соответствия погрешности измерений заданным требованиям.

Если погрешность измерений указана в проекте государственного стандарта или известна из другого документа, то она сравнивается с заданными требованиями к погрешности измерений. Если такие требования отсутствуют, границы погрешности сравнивают с допуском на измеряемый параметр
Если погрешность измерений не указана в проекте государственного стандарта или в другом документе, то эксперт должен, хотя бы приближенно, оценить расчетным способом границы этой погрешности. Методические рекомендации по оцениванию погрешности измерений приведены в МИ 2232-92 Государственная система обеспеченияединства измерений. Оценивание погрешности измерений при ограниченной исходной информации».
Если имеют место прямые измерения (методические составляющие и погрешности, вносимые оператором, пренебрежимы) и имеется достаточная исходная информация, то для оценивания погрешности измерений используют методы по РД 50-453-84 «Методические указания. Характеристики погрешности средств измерений в реальных условиях эксплуатации. Методы расчета».

5 Определение контролепригодности изделия (измерительных систем).

Под контролепригодностью изделия (измерительной системы) понимают возможность контроля его параметров в процессе монтажа, наладки, испытаний, эксплуатации (обслуживания) и ремонта.
Основное внимание уделяют практическим возможностям по осуществлению измерительного контроля параметров, определяющих работоспособность изделия в процессе монтажа, наладки, испытаний, эксплуатации (обслуживания) и ремонта.
При экспертизе проектов государственных стандартов на измерительные системы оценивают наличие и характеристики устройств и подсистем самоконтроля и диагностики.

6 Определение возможности эффективного метрологического обслуживания средств измерений (в том числе поверки, калибровки, контроля работоспособности, ремонта).

При этом руководствуются методами и средствами поверки, регламентированными в документах ГСИ.
Для измерительных систем и сложных технических систем должны быть указаны требования и (или) методы диагностики неисправностей или контроля работоспособности в процессе эксплуатации.Методы контроля метрологической исправности средств измерений, не доступных в условиях эксплуатации, приведены в МИ 2233-92 «Государственная система обеспечения единства измерений. Обеспечение эффективности измерений при управлении технологическими процессами. Общие положения».

7 Определение рациональности выбранных средств и методик выполнения измерений, в том числе их соответствие требованиям, предъявляемым к средствам и методикам выполнения измерений, применяемым в сферах распространения государственного метрологического контроля и надзора.

При этом проверяют:
− использование средств измерений утвержденных типов, применяемых в сферах распространения государственного метрологического контроля и надзора;
− возможность использования средств измерений в заданных условиях;
− трудоемкость и стоимость измерительных операций и метрологического обслуживания средств измерений;
− целесообразность использования статистических методов контроля;
− удовлетворение требований техники безопасности и экологической безопасности.

При анализе рациональности выбранных средств измерений целесообразно использовать нормативные документы по выбору средств измерений для конкретных задач, например РД 50-98-86 «Методические указания. Выбор универсальных средств измерений линейных размеров до 500 мм (по применению ГОСТ 8.051-81)».

8 Определение рациональности указанных в проекте стандарта методик выполнения измерений.

При этом предпочтение должно быть отдано стандартизованным методикам. Методики выполнения измерений,используемые в сферах распространения государственного метрологического контроля и надзора, должны быть аттестованы.
Полноту изложенных методик выполнения измерений оценивают в соответствии с требованиями ГОСТ Р 8.563.

9 Анализ методов контроля погрешности результатов количественного химического анализа.

При анализе методов контроля погрешности результатов количественного химического анализа целесообразно использовать рекомендации «МИ 2335-95 Государственная система обеспечения единства измерений. Контроль качества результатов КХА».

10 Определение соответствия алгоритма обработки результатов измерений измерительной задаче.

При этом необходимо оценить, насколько алгоритм вычислений соответствует функции, связывающей измеряемую величину с результатами прямых измерений (со значениями величин на входах средств измерений).

11 Контроль правильности использования метрологических терминов, наименований измеряемых величин и обозначения их единиц.

Метрологические термины должны соответствовать ГОСТ 16263.
Единицы измеряемых величин должны соответствовать ГОСТ 8.417.

Источник

НОМЕНКЛАТУРА ИЗМЕРЯЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ

НОМЕНКЛАТУРА ИЗМЕРЯЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ ОДНОМАССОВОЙ СИСТЕМЫ

Собственное, вынужденное и общее движение. Амплитуда.

Угловая частота. Вибрация. Вибрационная диагностика.

Переменная во времени амплитуда периодического

движения. Номенклатура измеряемых параметров.

Амплитудно-частотная характеристика. Резонанс.

Согласно сформулированным в § 1.4 принципам технологии первым этапом технической диагностики является определение набора измеряемых величин.

На практике не всегда известен закон движения — уравнение движения — механической системы (насосов, компрессоров, трубопроводных систем и т.д.). Но, как было отмечено выше, такое уравнение существует — уравнение Лагранжа 2-го рода — и, следовательно, существует его решение.

Решение уравнения движения — функция перемещения — в приложении к любой технической системе имеет вид

где /(х,г) — закон изменения (взаимосвязи) аргументов и параметров механической системы, который нужно найти (аналитически или путем измерений).

Для большинства механических систем решение (2.1.1) уравнения движения допускает разделение переменных (метод разделения переменных Фурье). В этом случае искомое решение имеет вид

где Х_к(х) — искомая функция формы; Т_к(1) — искомая функция времени.

В результате подстановки искомого решения (2.1.2) в уравнение движения вместо одного уравнения движения относительно двух переменных х и Г получаются два уравнения для искомых функций Х_к(х) и 7Д/) относительно соответственно одного переменного X и t.

Таким образом, согласно принципу разделения переменных общее искомое решение уравнения движения может быть представлено в виде (2.1.2). Но датчик измерительной аппаратуры устанавливается в конкретной точке, то есть координаты точки установки датчика фиксированы, что математически означает* = х₀. В этом случае выражение (2.1.2) имеет вид

Таким образом, измеряя параметры механической системы в конкретной точке (х = х₀) мы определяем линейную комбинацию функций времени закона изменения механической системы (2.1.2). Это значит, что вопрос нахождения и исследования искомой функции времени в данной точке механической системы является фактически вопросом нахождения и исследования функций, составляющих ее линейную комбинацию. Поэтому, не ограничивая общности рас-суждений рассмотрим некую отдельную функцию времени Т_к(к), входящую в линейную комбинацию (2.1.3) или являющуюся ее результатом.

Что представляет собой выражение (2.1.3) и ее составляющие Т_к<() в механическом смысле? Согласно уравнению Лагранжа 2-го рода уравнение движения является дифференциальным уравнением второго порядка относительно времени. Поэтому в общем случае функция времени (индекс к опускаем)

является решением дифференциального уравнения второго порядка, стандартный вид которого

является произведением коэффициента т на ускорение, следовательно, формализует силу инерции массы т. Слагаемое

является произведением коэффициента ц на скорость, следовательно, формализует силу демпфирования (модель вязкого демпфирования). Слагаемое

является произведением коэффициента к на перемещение, следовательно, формализует силу упругой реакции с коэффициентом упругости к. Таким образом, уравнение (2.1.4) формализует движение одномассовой механической системы, представленной на рис. № 2.1.1. И в этом случае коэффициенты и правая часть уравнения (2.1.4) имеет следующий механический смысл: т — масса системы, q — коэффициент демпфирования системы, к — жесткость системы, F — «внешняя» возбуждающая сила, действующая на систему.

Уравнение (2.1.4) является неоднородным, поэтому его общее решение есть сумма общего решения однородного уравнения

где Ти 5 — постоянные величины.

Подставим решение(2.1.9) в уравнение (2.1.8) и получим

Так как нас интересует ненулевое решение, то можем уравнение (2.1.10) привести к виду

Для механических систем выполняется неравенство

где со₀ = I–угловая частота собственных колебаний системы

корни (2.1.14) квадратного уравнения (2.1.13) являются действительными величинами. Следовательно, функция (2.1.9) монотонно изменяется во времени.

При невыполнении условия (2.1.15) корни (2.1.14) квадратного уравнения (2.1.13) являются комплексными величинами

где Ь, гЗ — постоянные величины.

В этом случае решение (2.1.9) однородного уравнения (2.1.8) имеет вид

Таким образом, в общем случае перемещение одномассовой системы (формализованное уравнением (2.1.8)) является суперпозицией:

• монотонного во времени движения, формализованного функцией

с амплитудой У и угловой частотой гЗ.

При выполнении условия (2.1.15) перемещение — только монотонная функция (2.1.18).

Введем стандартизованные термины и определения [7]. Процесс поочередного (периодического) возрастания и убывания во времени

какой-либо величины — перемещения (2.1.19) — называется колебанием скалярной величины [7J. Колебания значений кинематической или динамической величины (перемещения (2.1.19)), характеризующей механическую систему, называются механическими колебаниями. Движение точки или механической системы, при котором происходят колебания характеризующих механическую систему величин, называются вибрацией. Техническая диагностика, основанная на анализе вибрации объекта диагностирования, называется вибрационной диагностикой.

Найдем условия, при которых собственное движение, формализованное уравнением (2.1.8), нарушит условие (1.1.29) для нормируемого параметра — перемещения у. Для этого с учетом (2.1.12) приведем уравнение (2.1.8) для функции времени к стандартному виду

Решение уравнения (2.1.20) зависит от соотношения между его коэффициентами [22]. При выполнении условия

решение (2.1.20) имеет вид

— угловая собственная частота.

При выполнении условия

При выполнении условия

решение уравнения (2.1.20) имеет вид

Движение (2.1.22) является суперпозицией затухающего движения и ограниченного периодического движения. Следовательно, решение (2.1.22) соответствует условию (1.1.29). Движения (2.1.25) и (2.1.28) являются монотонными и, следовательно, могут привести к нарушению условия (2.1.29).

Полученные результаты позволяют сделать следующие выводы:

Таким образом, согласно (2.1.17) в общем случае необходимо измерение следующего набора величин

На практике, значение параметра (2.1.29) необходимо знать, например, для оценки способности системы рассеивать энергию, определения эффективности устройств, устанавливаемых в конструкции для обеспечения затухания ее ненужного движения.

является переменной во времени амплитудой периодического движения. В этом случае набором — номенклатурой — измеряемых параметров является

Так, в частности, при технической диагностике насосов и компрессоров выполняется измерение именно набора (2.1.34) — амплитуды виброскорости на соответствующей частоте. По изменению величины виброскорости определяется изменение технического состояния.

Проанализируем второй этап решения уравнения (2.1.4) — частное решение неоднородного уравнения (2.1.4).

Функция «внешней» нагрузки на ограниченном интервале времени может быть представлена рядом Фурье в экспоненциальной форме, то есть, в виде

где Р — амплитуда «внешней» нагрузки; іЗ — угловая частота «внешней» нагрузки.

Таким образом, уравнения движения одномассовой механической системы, подверженной воздействию периодической «внешней» нагрузки, —

При выполнении условия (2.1.12) и с учетом принятых выше обозначений неоднородное уравнение (2.1.36) можно привести к виду

Частное решение неоднородного уравнения (2.1.37) имеет вид (2.1.19) [12]

где ? — функция формы; е 1 ^’ — функция времени.

Подставим искомое решение (2.1.38) в уравнение (2.1.37) и получим

-У • & • е /д7 + 2 • ^ • со о • / • О • У • е’*-‘ + (Оо-У • У 07 =

Проведя необходимые преобразования из (2.1.39) найдем функцию формы

Тогда функция искомого решения (2.1.4) имеет вид

Пусть в начальный момент времени (до приложения «внешней» нагрузки) система находилась в покое в положении <У₀> (рис. № 2.1.3). Тогда после приложения к ней статической «внешней» нагрузки, т.е. при выполнении условия

уравнение (2.1.36) принимает вид

Решая (2.1.44) находим перемещение системы под действием статической нагрузки из положения <У₀> в положение <У,>(см. рис. № 2.1.3)

Тогда решение (2.1.42) можно переписать в виде У = Н(«) -у„V е ‘, (2.1.46)

Таким образом, функция формы — амплитуда гармоники (2.1.38) — равна произведению

Функция (2.1.47) называется комплексной частотной характеристикой. Выражение (2.1.48) раскрывает ее механический смысл. Функция (2.1.47) показывает во сколько раз перемещение системы от воздействия динамической «внешней» нагрузки отличается от перемещения от воздействия статической нагрузки.

Равенство (2.1.42) или (2.1.46) показывает, что перемещение является комплексной величиной. Поэтому приведем функцию перемещения (2.1.42) к стандартному для комплексных чисел виду

Из выражения (2.1.49) следует, что перемещение имеет одну компоненту (вещественную часть)

находящуюся в фазе с приложенной «внешней» нагрузкой, и вторую компоненту (мнимую часть)

которая отстает по фазе на угол 90° от приложенной нагрузки. В этом случае говорят, что эта компонента находится в квадратуре с возбуждением (рис. № 2.1.4).

Таким образом, вектор перемещения массы т отстает от вектора возмущающей нагрузки на угол 0, определяемый по выражению

Поэтому частное решение уравнения (2.1.36) или (2.1.37) — функция перемещения (2.1.38) — может быть записано в виде

Рис. №2.1.4. Вектор перемещения, вещественная и мнимая компоненты вектора перемещения по отношению к вектору «внешней» нагрузки

является модулем комплексной частотной характеристики (в литературе имеет несколько названий — коэффициент усиления, увеличения деформации, динамичности).

Численное значение модуля комплексной частотной характеристики является функцией угловой частоты «внешней» нагрузки Ф. Максимальное значение функция (2.1.54) имеет при значении угловой частоты «внешней» нагрузки, равном

В этом случае максимальное значение функции (2.1.54) равно

Из (2.1.56) следует, что максимальное значение модуля комплексной частотной характеристики является функцией безразмерной величины относительного демпфирования Если

(механическая система не обладает демпфированием), то амплитуда — модуль комплексной частотной характеристики — достигает своего максимального значения при условии

При этом максимальное значение модуля комплексной частотной характеристики

Условие (2.1.59) означает, что при совпадении угловой частоты «внешней» возмущающей нагрузки с угловой частотой собственных колебаний системы без демпфирования последняя теряет устойчивость. Если система обладает демпфированием, то при выполнении условия (2.1.55) амплитуда гармонических колебаний механической системы достигает своего максимального значения, определяемого формулой (2.1.56).

Полученные результаты позволяют сделать следующие выводы:

Из вышесказанного следует необходимость введения следующих стандартизованных терминов и определений [7].

Зависимость амплитуды вынужденных колебаний или вибрации системы от частоты гармонического возбуждения с постоянной амплитудой называется амплитудно-частотной характеристикой.

Вынужденные колебания (вибрация) системы, соответствующие одному из максимумов амплитудно-частотной характеристики, называются резонансом.

Частота, при которой осуществляется резонанс, называется резонансной частотой колебаний системы или Резонансной частотой. Примечание. В системе с демпфированием резонансные частоты перемещения, скорости и ускорения различны.

Таким образом, в рассмотренном примере для системы с демпфированием резонансной частотой является частота, определяемая по выражению (2.1.55). Для системы без демпфирования резонансной частотой является частота, определяемая по выражению (2.1.58).

Полученные результаты позволяют сделать следующие выводы:

Источник