Метрологическое обеспечение тех процессов в производстве.

для которых практически невозможно определить потери из-за погрешности измерений, точность измерений может быть признана удовлетворяющей требованиям обеспечения эффективности измерений при выполнении следующего условия:
0,2 < δ / δД < 0,7 (3.1.),
где: δ - граница относительной погрешности измерений (без учета знака);
δД - граница относительного значения допускаемого отклонения измеряемого параметра от номинального значения либо относительное значение половины интервала допускаемых значений измеряемого параметра (без учета знака).
В табл. 3.2 приведен анализ контроля качества круглого проката.

Таблица 3.2 – Анализ контроля качества круглого проката
№ Название средства измерения Относительная погрешность измерений (δ)* Относительное значение допускаемого отклонения (δД ) δ / δД
1 Весы для взвешивания заготовок (е - цена поверочного деления) ±0,5е ±1,0е 0,5
2 Ультразвуковой дефектоскоп (дБ) ±1 ±1,45 0,69
3 Магнитопорошковый дефектоскоп ±0,5 ±1,0 0,5
4 Скоба измерительная ±0,005 ±0,008 0,625
5 Линейка поверочная для определения прямизны ±0,05 ±0,08 0,625
6 Штангенциркуль ±0,02 ±0,05 0,4
7 Пирометр ±2,4 ±4,0 0,6
8 Лазерный дальномер ±0,003 ±0,005 0,6

*– согласно данным приведенным в руководствах по эксплуатации соответствующих средств измерения.

Проведем сравнительный анализ качества круглого проката и данных, полученных с прибора. Точность измерения прибор признается удовлетворительной если выполняется неравенство 3.1, т.е. измерения значений предельной и допускаемой погрешностей полученные в результате контрольных измерения круглого проката в центральной заводской лаборатории обрабатываются с применением теории вероятности и математической аттестации.
Начальная погрешность измерения приборов известна (табл. 3.2) и представлена в документах прибора или специальной карточке учета. При поверке на основании экспериментальных данных определяется погрешность измерения. При необходимости могут определяться и другие метрологические характеристики. Метод определения зависит от типа проверяемого прибора. Довольно часто применяется метод непосредственного сличения с эталоном или эталонными приборами. Самым простым и надежным является метод многократных равноточных измерений для получения выборки. Объём выборки (n) устанавливается в зависимости от косвенных показателей точности прибора: цены деления и чувствительности, а также от трудоемкости измерений. Математическая обработка результатов измерений состоит из определения статистических характеристик и будет изложена далее. На рис. 3.1. представлены теоретическая и эмпирическая кривые при аттестации скобы. Анализируется совпадение эмпирической кривой с теоретической кривой нормального распределения. В процессе аттестации следует установить и по возможности учесть или исключить систематические погрешности. Для сопоставления используют классификацию типовых эмпирических кривых распределения погрешностей [16. 17].


Рис. 3.1. Теоретическая и эмпирическая кривые при аттестации скобы
Рис. 3.1. Теоретическая и эмпирическая кривые при аттестации скобы

Самым главным метрологическим показателем при поверке и аттестации прибора является предельная погрешность измерения Δlim, значение которой для новых приборов дается в специальных справочниках, таблицах и технической литературе [16-17]. Величину Δlim необходимо знать, т.к. по ее значению выбираются оптимальные средства измерения, с учетом Δlim определяют действительные размеры и делают заключение о годности детали. Для определения Δlim и δ (допускаемая погрешность измерения) применяется стандартная методика определения статистических характеристик по критерию согласия А.Н. Колмогорова Р(λ) [16-17].
Если полученная эмпирическая кривая значительно отличается от кривой нормального распределения, то по характеру отклонения эмпирической кривой от кривой нормального распределения можно выявить доминирующие факторы, влияющие на величину погрешности измерения, и недостатки конструкции прибора в целом. Сравнение кривых, изображенных на рис. 1, с типовыми кривыми распределения погрешности [17] позволяет сделать вывод, что распределение погрешности измерений соответствует закону Гаусса, но имеется существенное смещение ветвей эмпирической кривой от ветвей теоретической кривой.
Причинами приведенного смещения на рис. 3.1. являются одностороннее действие зажимных механизмов и повышение давления на измерительный наконечник.
Рассмотрим также еще одну методику определения относительной погрешности измерений на примере пирометра. Бесконтактные измерения температуры характеризуются большим количеством как методических, так и инструментальных систематических погрешностей. Определим основные условия, влияющие на погрешность пирометров.
Принцип действия пирометра основан на измерении энергетической яркости части инфракрасного потока излучения, который поглощается приемником пирометра через его оптическую систему. Далее, измеренное значение потока излучения переводится в температурную величину. Поток излучения измеряемого объекта является функцией трех основных взаимосвязанных параметров – температуры, длины волны и излучательной способности поверхности.
Усложнением характеристики излучательной способности являются взаимная функциональная зависимость температуры и коэффициента излучения объекта, где оценка значения одного параметра требует информации относительно значения другого. Поэтому определение действительной температуры объекта невозможно без достоверной информации о коэффициенте излучения его поверхности.
Определим относительную погрешность измерений как функцию измеряемой температуры Тд, длины волны λ, на которой работает пирометр, и излучательной способности ln⁡〖ε_λ (λ,Т)〗.

(T_д-T_и)/T_д =(T_д∙λ/с_2 ln⁡〖ε_λ (λ,Т)〗)/(T_д∙λ/с_2 ln⁡〖ε_λ (λ,Т)-1〗 ) (3.2.)
где Tи – измеренная температура.
Анализ соотношения (3.2) позволяет сделать следующие выводы. При прочих равных обстоятельствах упомянутая погрешность возрастает прямо пропорционально длине волны. Далее, с учетом того, что ln⁡〖ε_λ (λ,Т)〗 <1, эта погрешность также растет и с уменьшением ε_λ (λ,Т). А поскольку для большинства металлов ε_λ (λ,Т) снижается с ростом длины волны λ, то очевидно, что для снижения систематической методической погрешности, обусловленной отличием от 1 излучательной способности ε_λ (λ,Т), желательно, чтобы яркостной пирометр работал в диапазоне как можно более коротких длин волн. При длине волны яркостного пирометра, которая составляет 0,3 мкм относительная погрешность составляет от 2,4% до 4%.
Из проведенного анализа наиболее важных параметров технологического процесса, точность измерений признана удовлетворяющей требованиям обеспечения эффективности измерений согласно формуле 3.1.
Далее проводили анализ средств измерений и контроля для отнесения их к категории индикаторов и определения периодичности поверки основных средств метрологического обеспечения технологического процесса с целью обеспечения точности измерения.

3.4. Анализа средств измерений и контроля для отнесения их к категории индикаторов

Индикаторы - это средства измерений и контроля, не подлежащие государственному метрологическому контролю и надзору и применяемые для наблюдения за изменением величин без оценки их значений с нормируемой точностью.
Согласно Федеральному закону от 26.06.2008 N 102-ФЗ (ред. от 13.07.2015) "Об обеспечении единства измерений" металлургическое предприятие не относиться к сфера государственного регулирования обеспечения единства измерений и на них не распространяются