Похибка результату вимірів дозволяє визначити ті цифри, які є достовірними. Тому недоцільно утримувати в вираженні для виміряного значення фізичної величини надмірно велика кількість цифр, так як останні можуть виявитися недостовірними.
Існують наступні правила округлення.
1. У вираженні похибки утримується не більше двох значущих цифр, причому остання цифра зазвичай округляється до нуля або п'яти.
2. Числове значення результату вимірювань повинно закінчуватися цифрою того ж розряду, що і значення похибки.
Приклад. 85,732 0,15 округлюється до 85,73 0,15.
3. Якщо перша з відкинутих цифр менше п'яти, то залишаються цифри не змінюються.
Приклад. 42,741 0,4 округляється до 42,7 0,4.
4. Якщо перша з відкинутих цифр більше або дорівнює п'яти, але за нею йде значуща цифра, то остання залишається цифра збільшується на одиницю.
Приклад. 37,268 0,5 округляється до 37,3 0,5;
37,253 0,5 округляється до 37,3 0,5.
5. Якщо перша з відкинутих цифр дорівнює п'яти і за нею не слід значущих цифр, то округлення проводиться до найближчого парного.
Приклад. 11,35 0,2 округляється до 11,4 0,2;
11,55 0,2 округляється до 11,6 0,2.
Останнє правило ускладнює обробку результатів вимірювань за допомогою цифрових обчислювальних машин. У зв'язку з цим пропонується в разі, якщо перша з отбрасиваеми цифр дорівнює п'яти, збільшувати останню з решти на одиницю:
Приклад. 11,45 0,2 округляється до 11,5 0,2.
Округлення результатів арифметичних операцій над наближеними числами слід проводити за такими правилами.
1. При додаванні або вирахуванні в результаті обчислень молодший зберігається десятковий розряд повинен бути той, який відповідає найменш точному з чисел, що беруть участь в математичної операції.
Примітка. Для наступних прикладів значення a, b, с, # 916; а. # 916; b і # 916; з беруться з прикладу 1 (а).
Приклад 1 (б) Z = a - b = 4,831-2,42 = 2,411≈2,41.
2. При множенні і діленні в результаті обчислень слід зберігати стільки значущих цифр, скільки їх має число з найменшою кількістю значущих цифр.
Приклад 2 (а) Z = a х b х c = 4,831 х 2,42 х 5,1763 = +87,153892826 ≈ 87,16.
Приклад 2 (б) Z = 5,831 / 2,42 = +2,40950413223 ≈ 2,41.
3. При зведенні в квадрат і куб в кінцевому результаті слід зберігати стільки значущих цифр, скільки їх має наближене значення зводиться до степеня числа.
Приклад 3. (а). Z = 5,831 3 = +198,257271191 ≈ 198,257.
4. Під час вилучення квадратного і кубічного коренів в результаті слід залишити стільки значущих цифр, скільки їх має наближене значення подкоренного числа.
Приклад 4. (а). Z = ≈ 1,7999 ≈ 1,800.
5. При обчисленнях з яких-небудь формулами слід зберігати на одну цифру більше, ніж вказано в п.п. 1-4. В остаточному результаті ця «запасна» цифра відкидається.
6. Якщо будь-яке наближене число має більше десяткових знаків (при додаванні і відніманні) або більше значущих цифр (при множенні, діленні, зведенні в ступінь, добуванні кореня), ніж інші, то його слід попередньо округляти, зберігаючи лише одну «зайву »цифру.
Єдність вимірювань. Перевірочні схеми.
Поняття про повірку і калібрування
Єдність вимірювань - такий стан вимірювань, за якого їх результати виражені в узаконених одиницях величини (система СІ), а похибки вимірювань не виходять за встановлені межі із заданою вірогідністю.
Науковою основою забезпечення єдності вимірювань є наука метрологія.
Правовою основою забезпечення єдності вимірювань служить законодавча метрологія. представляє собою державні закони (в першу чергу закон «Про забезпечення єдності вимірювань» і акти, нормативно-технічні документи, що регламентують метрологічні правила і норми.
Організаційною основою забезпечення єдності вимірювань є державна метрологічна служба (ДМС).
Технічні основи єдності вимірювань включають:
1. Систему державних еталонів одиниць і шкал фізичних величин (еталонну базу країни).
2. Систему передачі розмірів фізичних величин і шкал фізичних величин від еталонів до інших засобів вимірювань.
3. Систему виробництва і випуску робочих засобів вимірювань, що забезпечують дослідження з необхідною точністю характеристик продукції, процесів і т.д.
4. Систему випробувань засобів вимірювальної техніки (твердження типу засобів вимірювальної техніки), призначених для серійного виробництва та ввезення з-за кордону партіями.
5. Систему державної та відомчої повірки та метрологічної атестації засобів вимірювальної техніки.
6. Систему стандартних зразків складу та властивостей речовин і матеріалів.
7. Систему стандартних довідкових даних про фізичні сталі та властивості речовин і матеріалів.
Відтворення одиниці фізичної величини може бути централізованим і децентралізованим.
Основні одиниці фізичної величини відтворюються централізовано, інформація про одиниці передається з місця їх централізованого зберігання та відтворення.
При децентралізованому відтворенні одиниці фізичних величин відтворюються там, де виконуються вимірювання.
Відповідно до закону РФ «Про забезпечення єдності вимірювань» Державна метрологічна служба (ДМС) знаходиться у веденні Ростехрегулірованія. У неї входять метрологічна служба державного органу управління, державні наукові метрологічні центри і територіальні органи Державної метрологічної служби.
Під егідою Ростехрегулірованія працюють служби:
- Державна служба часу і частоти і визначення параметрів обертання землі (ГСВЧ);
- Державна служба стандартних зразків складу та властивостей речовин і матеріалів (ДССЗ);
- Державна служба стандартних довідкових даних про фізичні сталі та властивості речовин і матеріалів (ГСССД).
Відповідальність за створення, вдосконалення, зберігання і застосування державних еталонних одиниць фізичних величин і за розробку нормативних документів щодо забезпечення єдності вимірювань несуть державні наукові метрологічні центри. Державний метрологічний контроль і нагляд (ГМК і Н) здійснюють органи Державної Метрологічній служби (ДМС).
Еталон одиниці фізичної величини - засіб вимірювань, призначений для відтворення і зберігання одиниці фізичної величини (або кратних або часткових значень одиниці ФВ) з метою передачі її розміру іншим засобам вимірювань даної величини. Еталон повинен володіти незмінністю, відтворюваністю і слічаемостью.
Еталони класифікуються на первинні, вторинні і робочі еталони.
Первинний еталон - еталон, що відтворює одиницю фізичної величини з найвищою точністю, можливої на сучасному рівні науково-технічного розвитку. Первинний еталон може бути національним або міжнародним. Первинний еталон, затверджений рішенням уповноваженого на те державного органу в якості вихідного для країни, є державним стандартом.
Міжнародні стандарти зберігає і підтримує міжнародне бюро мір і ваг (МБМВ). Періодично ця організація виробляє звірення національних еталонів з міжнародними еталонами, і національних еталонів різних країн між собою, оскільки єдність вимірювань - одне з найважливіших умов міжнародних економічних зв'язків. Звірення підлягають еталони основних величин системи СІ і деяких похідних величин. Періоди звірення різні для різних величин. Еталони метра і кілограма звіряють кожні 25 років, еталони електричних і світлових величин - кожні 3 роки. З первинним (державним) еталоном звіряють вторинні еталони.
Вторинні еталони підпорядковані первинним еталонам фізичних величин, тобто значення одиниць фізичних величин вторинних еталонів встановлюють за первинними (державним) або спеціальним стандартам.
До вторинних еталонів відносять еталони-свідки, еталони порівняння і еталони-копії. Для перевірки збереження державного (первинного) еталона і заміни його у разі втрати використовується еталон-свідок. Для порівняння еталонів, які з тих чи інших причин не можуть бути звірити між собою безпосередньо, використовують еталон порівняння (ці еталони перевозять на великі відстані).
Еталони- копії - вторинні еталони, які сприймають інформацію про розмір одиниці фізичної величини безпосередньо від первинних еталонів і використовуються для передачі інформації про розмір одиниці ФВ робочим еталоном.
Робочі еталони - зразки, які сприймають розмір одиниці ФВ від вторинних еталонів і використовуються для передачі інформації стандартам, нижчим за повірочної схемою (стара назва - розрядні еталони) і / або робочим засобам вимірювання.
Робочі засоби вимірювання - зберігають розмір одиниці ФВ, але не використовуються для передачі розміру одиниці ФВ іншим засобам вимірювань. Для робочих засобів вимірювань існує п'ять рівнів точності: найвищої точності, вищої точності, високої, середньої і нижчої точності. Схеми передачі інформації про розмір одиниць фізичних величин при їх централізованому відтворенні називаються перевірочними схемами. На кожному ступені передачі інформації (ступені повірки) точність втрачається в 3 - 5 разів (максимум в 10 раз).
Повірка та калібрування засобів вимірювальної техніки
Повірка СІ - сукупність операцій, які виконуються органами державної метрологічної служби (або іншими уповноваженими організаціями) з метою визначення та підтвердження відповідності засобу вимірювання встановленим обов'язковим вимогам. В ході перевірки визначаються дійсні метрологічні характеристики, в першу чергу похибка. Існують стандарти на методи і засоби повірки мір і вимірювальних приладів.
Повірочна схема - комплекс нормативних документів, що встановлює методи, засоби і точність передачі інформації про розмір одиниці фізичної величини від вихідних еталонів робочим засобам вимірювання (або нижчестоящим стандартам).
У повірочної схемою встановлюється супідрядність засобів вимірювань, що беруть участь в передачі розміру одиниці фізичної величини, вказуються похибки і методи передачі.
Повірку засобів вимірювань здійснюють органи державної метрологічної служби (ДМС), державні метрологічні центри і акредитовані метрологічні служби юридичних осіб. Фізичні особи, які провадять перевірку, повинні бути атестовані як повірників засобів вимірювань.
Повірочна схема може бути державної або локальної.
Державна повірочна схема. Схема очолюється державним (або спеціальним) еталоном і встановлює способи, щаблі й точність передачі інформації про розмір одиниці фізичної величини в масштабах країни. Один з можливих варіантів передачі інформації про розмір одиниці фізичної величини від державного (первинного) еталона робочим засобам вимірювань зображений на Рис. 10.
Локальна повірочна схема призначена для метрологічної служби юридичної особи (для окремого органу метрологічної служби). Така схема очолюється вихідним еталоном, що володіє найвищою точністю в даній організації.
Мал. 10. Державна повірочна схема.
Якщо засіб вимірювання пройшло перевірку і визнано придатним, на нього і / або технічну документацію наноситься повірочного тавра та / або видається свідоцтво про повірку. В іншому випадку виписують повідомлення про непридатність або роблять відповідний запис в технічній документації. Перевірку проходять робочі засоби вимірювання, що випускаються серійно, або ввезені партіями з-за кордону. Повірка буває різних видів.
Первинна перевірка. Проводиться для серійно випускаються робочих засобів вимірювання затвердженого типу при випуску з виробництва, після ремонту, при ввезенні з-за кордону.
Періодична повірка. Проводиться для засобів вимірювань, які перебувають в експлуатації, через певний проміжок часу (міжповірочний інтервал). Цей інтервал встановлюється при затвердженні типу СІ. Надалі він може бути скоректований. Періодичність повірки пов'язана з метрологічною надійністю СІ, областю його застосування і інтенсивністю експлуатації.
Позачергова перевірка. Проводиться в разі пошкодження повірочного тавра (або втрату свідоцтва про повірку), при застосуванні СІ в якості комплектуючого після закінчення половини міжповірочного інтервалу; при відправці СІ споживачеві після закінчення половини міжповірочного інтервалу; якщо СІ було законсервовано (більше одного міжповірочного інтервалу).
Експертна перевірка. Проводиться, якщо виникли розбіжності з питань метрологічних характеристик і справності засобів вимірювання.
Інспекційна перевірка. Проводиться в рамках державного метрологічного нагляду або відомчого контролю для контролю якості перевірок, для визначення придатності СІ до використання.
Для повірки СІ використовують такі методи: прямі вимірювання величин, непрямі вимірювання величин, звірення за допомогою компаратора, безпосереднє звірення з еталоном.
Засоби вимірювання, які не підлягають державному метрологічному контролю і нагляду, піддаються калібруванню. При калібрування встановлюються дійсні значення метрологічних характеристик і / або придатність СІ до застосування. Калібрування є добровільною процедурою. Калібрувальна лабораторія входить до складу метрологічної служби підприємства або є самостійне підприємство. Калібрувальна лабораторія, що здійснює калібрування СІ сторонніх організацій, повинна мати акредитацію. Акредитацію можуть проводити державні наукові метрологічні центри або органи ГМС. У Російській службі калібрування (РСК) проводиться принцип добровільності вступу, при цьому обов'язково отримання розмірів одиниць фізичних величин від державних еталонів; обов'язковими є професіоналізм і компетентність персоналу. РСК заснована на самоокупності і самофінансування. Схема РСК представлена на Рис. 11.
Мал. 11. Російська система калібрування