2. Предпочтительные ряды: назначение, свойства, практическое применение

Предпочтительными числа называются потому, что они рекомендуются для предпочтительного применения при конструировании и расчетах, при стандартизации и унификации. Прерывность рядов предпочтительных чисел сама по себе является источником некоторых потерь в результате несовпадения требуемого размера или параметра с расчетным. Очевидно, что чем гуще ряд, тем меньше граница между смежными параметрами, тем, следовательно, несовпадения будут наименьшими и потери потребителя будут уменьшаться.

Кроме этого, более густой параметрический ряд обеспечивает возможность подбора оборудования с технической характеристикой, наиболее близкой к требованиям технологического процесса, что, в свою очередь, обеспечивает высокую производительность оборудования экономию энергии и материалов. Значит, если учитывать только точку зрения потребителя, то необходимо стремиться к увеличению количества главных параметров в диапазоне ряда (частота ряда растет), что приводит к увеличению количества типоразмеров и затрудняет организацию массового производства. Отсюда изготовители заинтересованы в уменьшении количества параметров в диапазоне ряда, так как в результате этого сокращается количество изготовляемых типоразмеров. Поскольку параметрический стандарт включает не только главные, но и другие основные параметры, то при его построении в первую очередь выбирают ряд главного параметра (параметрический рядило одному из рядов предпочтительных чисел, а затем выбирают ряды остальных основных параметров[4].

3. Классификация и характеристика видов измерений

Средством измерения (СИ) называется техническое средство (или их комплекс), используемое при измерениях и имеющее нормированные метрологические характеристики. В отличие от таких технических средств, как индикаторы, предназначенных для обнаружения физических свойств (компас, лакмусовая бумага, осветительная электрическая лампочка), СИ позволяют не только обнаружить физическую величину, но и измерит ее, т.е. сопоставить неизвестный размер с известным. Если физическая величина известного размера есть в наличии, то она непосредственно используется для сравнения (измерение плоского угла транспортиром, массы – с помощью весов с гирями). Если же физической величины известного размера в наличии нет, то сравнивается реакция (отклик) прибора на воздействие измеряемой величины с проявившейся ранее реакцией на воздействие той же величины, но неизвестного размера (измерение силы тока амперметром). Для облегчения сравнения еще на стадии изготовления прибора отклик на известное воздействие фиксируют на шкале отсчетного устройства, после чего на шкалу деления в кратном и дольном отношении. Описанная процедура называется градуировкой шкалы. При измерении она позволяет по положению указателя получать результат сравнением непосредственно по шкале отношений. Так, СИ (за исключением некоторых мер – гирь, линеек) в простейшем случае производят две операции: обнаружение физической величины; сравнение некоторого размера с известным или сравнение откликов на воздействие известного и неизвестного размеров.

Другими отличительными признаками СИ являются, во-первых. «умение» хранить (или воспроизводить) единицу физическую величину; во-вторых, 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, предназначенное для этой цели, может хранить единицу, достаточно неизменную по размеру (во времени).

Си можно классифицировать по двум признакам:

1)    конструктивное исполнение;

2)    метрологическое назначение.

По конструктивному исполнению СИ подразделяют на меры, измерительные преобразователи; измерительные приборы, измерительные установки, измерительные системы.

Меры величины – СИ, предназначенное для воспроизведения и (ил) хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров. Различают меры: однозначные (гиря 1 кг, калибр, конденсатор постоянной емкости); многозначные (масштабная линейка, конденсатор постоянной емкости); наборы мер (набор гирь, набор калибров). Набор мер, конструктивно объединенных в единое устройство, в котором имеются приспособления для их соединения в различных комбинациях, называется магазином мер. Примером такого набора может быть магазин электрических сопротивлений, магазин индуктивностей. Сравнение с мерой выполняют с помощью специальных технических средств – компараторов (рычажные весы, измерительный мост и т.д.).

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

СО состава вещества (материала) – стандартный образец с установленными значениями величин, характеризующих содержание определенных компонентов в веществе (материале).

СО свойств веществ (материалов) – стандартный образец с установленными значениями величин, характеризующих физические, химические, биологические и другие свойства.

Новые СО допускаются к использованию при условии прохождения или метрологической аттестации. Указанная процедура – это признание этой меры, узаконенной для применения на основании исследования СО. Метрологическая аттестация проводится органами метрологической службы.

В практике метрологическими службами используются СО разной категории для выполнения различных задач.

Так, создаваемые в Центральном институте агрохимического обслуживания сельского хозяйства государственные и отраслевые образцы состава почв аттестованы на содержание макро- и микроэлементов (марганца, кобальта, цинка, меди, молибдена, боа) и другие характеристики (величина РН и др.). Эти СО были аттестованы в межлабораторном эксперименте и предназначаются для градуировки приборов поверки СИ, для контроля правильности анализов почв по аттестованным в СО показателям, для аттестации СО предприятий методом сличения.

Измерительные преобразователи (ИП) – СИ, служащие для преобразования измеряемой величины в другую величину или сигнал измерительной информации, удобный для обработки, хранения, дальнейшего преобразования. По характеру преобразования различают аналоговые (АП), цифроаналоговые (ЦАП), аналого-цифровые (АЦП) преобразователи. По месту в измерительной цепи различают первичные (ИП, на который непосредственно воздействует измеряемая физическая величина) и промежуточные (ИП, занимающий место в измерительной цепи после первичного ИП) преобразователи.

Конструктивно обособленный первичный ИП, от которого поступают сигналы измерительной информации, является датчиком. Датчик может быть вынесен на значительное расстояние от СИ, принимающего сигналы. Например, датчики запущенного метеорологического радиозонда передают информацию о температуре, давлении, влажности и других 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 – СИ, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне. Прибор, как правило, содержит устройство для преобразования измеряемой величины и ее индикации в форме, наиболее доступной для восприятия. Во многих случаях устройство для индикации имеет шкалу со стрелкой или другим устройством, диаграмму с пером или цифроуказатель, с помощью которых могут быть воспроизведены отсчет или регистрация значений физической величины. В случае сопряжения прибора с мини-ЭВМ отсчет может производиться с помощью дисплея.

По степени индикации значений измеряемой величины измерительные приборы подразделяют на показывающие и регистрирующие. Показывающий прибор допускает только отсчитывание показаний измеряемой величины (микрометр, аналоговый или цифровой вольтметр). В регистрирующем приборе предусмотрена регистрация показаний – в форме диаграммы, путем печатания показаний (термограф, разрывная машина с пишущим элементом, измерительный прибор, сопряженный с ЭВМ, дисплеем и устройством для печатания показаний).

Измерительная установка – совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей и других устройств, предназначенных для измерений одной или нескольких физических величин и расположенных в одном месте. Примером являются установка для удельного сопротивления электротехнических материалов, установка для испытаний магнитных материалов.

Измерительная система – совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ и других технических средств, размещенных в разных точках контролируемого пространства с целью измерений с целью измерения одной или нескольких физических величин, свойственных этому пространству.

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

Рабочие СИ (РСИ) предназначены для проведения технических измерений. По условиям применения они могут быть:

1)    лабораторными, используемыми при научных исследованиях, проектировании технических устройств;

2)    производственными, используемыми для контроля характеристик технологических процессов, контроля, качества готовой продукции, контроля отпуска товаров;

3)    полевыми, используемыми непосредственно при эксплуатации таких технических устройств, как самолеты, автомобили, речные, морские суда и др.

К каждому виду РСИ предъявляются специфические требования: к лабораторным – повышенная точность и чувствительность; к производственным – повышенная стойкость к ударно-вибрационным нагрузкам, высоким и низким температурам; к полевым – повышенная стабильность в условиях резкого перепада температур, высокой влажности.

Эталоны являются высокоточными СИ, а поэтому используется для проведения метрологических измерений в качестве средств передачи информации о размере единицы. Размеры единицы передаются «сверху вниз», от более точных СИ к менее точным «по цепочке»: первичный эталон – вторичный эталон – рабочий эталон 0-го разряда – рабочий эталон 1-го разряда… - рабочее средство измерений.

Чтобы обеспечить единство измерений, необходима тождественность единиц, в которых проградуированы все средства измерений одной и той же физической величины. Для этого применяют средства измерений, хранящие и воспроизводящие установленные единицы физических величин и передающие их соответствующим средствам измерений. Высшим звеном в метрологической передачи размеров единиц являются эталоны.

Эталон единицы – средство измерений (или комплекс средств) обеспечивающее воспроизведение и(или) хранение единицы с целью передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений, выполненное по особой спецификации и официально утвержденное в установленном порядке в качестве эталона.

Эталон, обеспечивающий воспроизведение единицы с наивысшей в стране (по сравнению с другими эталонами той же единицы) точностью, называется первичным.

Специальный эталонвоспроизводит единицу в особых условиях и заменяет при этих условия первичный эталон.

Первичный или специальный эталон, официально утвержденный в качестве исходного для страны, называется государственным.

Примеры: государственный первичный эталон единицы ЭДС (ГОСТ 8.027-75); специальный эталон единицы напряжения - тока в диапазонах частот 100...1500 Мгц (ГОСТ 8072-73 и 8075-73).

Государственные эталоны утверждаются Госкомитетом по стандартам.

В Харьковском центре метрологии хранится государственный эталон времени и частоты.

 В метрологической практике широко используют вторичные эталоны, значения которых устанавливается по первичным эталонам. Вторичные эталоны являются частью подчиненных средств хранения единиц и передачи их размера. Они создаются и утверждаются в тех случаях, когда это необходимо для обеспечения наименьшего износа государственного эталона.

Вторичные эталоны по своему назначению делятся на эталоны-копии, эталоны сравнения, эталоны-свидетели и рабочие эталоны.

Эталон-копия предназначен для передачи размеров единиц рабочим эталонам. Он не всегда является физической копией государственного эталона.

Эталон-свидетель предназначен для проверки сохранности государственного эталона и для замены его в случае порчи или утраты.

Эталон сравнения применяют для сличения эталонов, которые по тем или иным причинам не могут быть непосредственно сличаемы друг с другом (пример: т.н. нормальный элемент, используемый для сличения государственного эталона Вольта с эталоном Вольта Международного бюро мер и весов).

Рабочий эталон применяют для передачи размера единицы образцовым средствам измерений высшей точности, а в отдельных случаях – наиболее точным средствам измерений.

Образцовое средство измерении я– мера, измерительный прибор или измерительный преобразователь, служащий для поверки по ним других средств измерений и утвержденные в качестве образцовых.

Поверка средств измерений – определение метрологическим органом погрешности средств измерений и установления его пригодности к применению.

Образцовые средства измерений могут иметь разные разряды. Между ними существует соподчиненность: образцовые средства измерений первого разряда поверяют, как правило, непосредственно по рабочим эталонам, образцовые средства измерений второго и последующих разрядов подлежат поверке по образцовым средствам измерений непосредственно предшествующих разрядов. Для разных видов измерений устанавливаются, исходя из требований практики, различное число разрядов образцовых средств измерений.

Рабочее средство измерений – применяют для измерений, не связанных с передачей размеров единиц.

Многообразие СИ обусловливает необходимость применения специальных мер по обеспечению единства измерений. Одно из условий единства измерений – установление для СИ определенных (нормированных) метрологических характеристик[5].

Список литературы

1.     Алексеев Н.С., Ганцов Ш.К. и др. Теоретические основы товароведения непродовольственных товаров. М.: Экономика, 1988.

2.     Брянский А.Н. Метрология и сертификация // Законодательная и прикладная метрология. 1997. № 1.

3.     Лифиц И.М. Исследование непродовольственных товаров. М.: Экономика, 1998.

4.     Лифиц И.М. Стандартизация, метрология и сертификация. М.: Юрайт-Издат, 2004.

5.     Теплов В.И., Сероштан М.В., Боряев Е.В., Панасенко В.А. Коммерческое товароведение. М.: Издательский Дом «Дашков и Ко», 2001.

[1] Теплов В.И., Сероштан М.В., Боряев Е.В., Панасенко В.А. Коммерческое товароведение. М.: Издательский Дом «Дашков и Ко», 2001. С. 45.

[2] Лифиц И.М. Исследование непродовольственных товаров. М.: Экономика, 1998. С. 100-102.

[3] Лифиц И.М. Стандартизация, метрология и сертификация. М.: Юрайт-Издат, 2004. С. 9-11.

[4] Алексеев Н.С., Ганцов Ш.К. и др. Теоретические основы товароведения непродовольственных товаров. М.: Экономика, 1988. С. 302.

[5] Брянский А.Н. Метрология и сертификация // Законодательная и прикладная метрология. 1997. № 1. С. 38-39.