Український метрологічний журнал / Ukrainian Metrological Journal

Альтернативний показник оцінювання збігу результатів випробувань

Андрій Коробко, Юлія Котова — Thu, 28 Mar 2024 00:00:00 +0200

Метою дослідження є обґрунтування правила прийняття рішення при забезпеченні якості випробувань у лабораторії на основі невизначеності вимірювань. Для досягнення мети вирішено такі завдання: обґрунтовано показник і його значення критеріїв для встановлення правила прийняття рішення за результатами забезпечення якості випробувань у лабораторії із застосуванням невизначеності вимірювання; досліджено запропонований показник збігу; розроблено структуру даних програмного розрахунку показників забезпечення якості при випробуваннях у лабораторії. Правило прийняття рішення ґрунтується на основі невизначеності вимірювання. Як кількісний показник запропоновано ймовірність, із якою математичні очікування виміряних даних знаходяться у межах невизначеності вимірювання показника. Таким кількісним показником впливу методичної похибки вважається відношення різниці між математичними очікуваннями результатів, отриманих у різних серіях вимірювань, до середньої невизначеності їхнього визначення з урахуванням застосованого правила прийняття рішення. Показник ґрунтується на припущенні, що результати вимірювань нормально розподілені. Значення показника збігу суттєво залежить від значення спільної невизначеності вимірювання. Тому інтервал меж невизначеності вимірювання обмежується правилом прийняття рішення у лабораторії. Для спрощення процесу розрахунку показників забезпечення якості та зменшення ризиків допущення помилок у розрахунках на базі віртуальної випробувальної лабораторії створено модуль “Agreement”. Вхідними даними для розрахунку збігу в модулі є засоби вимірювання, безпосередньо результати вимірювань (не менше трьох у кожного випробувача), коефіцієнт охоплення, прізвища осіб, що здійснюють вимірювання, та коефіцієнт правила прийняття рішення.

Єдність вимірювань у європейській метрологічній хмарі

Тетяна Бубела, Василь Яцук, Микола Микийчук, Орест Кочан, Юрій Яцук — Thu, 28 Mar 2024 00:00:00 +0200

Описано основні вимоги до калібрування вимірювальних каналів розосереджених засобів вимірювань на місці експлуатації. Під час підготовки до калібрування обґрунтовано використання переносних розрядних робочих еталонів, які складаються з джерела опорної напруги та подільника. Запропоновано структуру пристрою для калібрування з використанням подільника з однономінальних резисторів та відповідні алгоритми опрацювання результатів перетворення. Обґрунтовано доцільність застосування подільника, в якому резистори замкнені в кільце. Для забезпечення інваріантності до залишкових параметрів комутаційних елементів під час реалізації декількох рівномірно розташованих калібрувальних точок у діапазоні перетворення запропоновано потенціально-струмове перемикання як вхідної опорної напруги, так і вихідної перетворюваної напруги. Показано доцільність використання досліджуваних вимірювальних каналів для отримання проміжних результатів перетворення. Запропоновано алгоритм і методику опрацювання проміжних результатів перетворення для отримання значень кодів в усіх калібрувальних точках. Обробку цих результатів доцільно проводити з допомогою додаткового програмного забезпечення в європейській метрологічній хмарі. Відзначено також доцільність бездротового передавання кодів калібрувальних точок, що суттєво спростить практичну реалізацію процедури калібрування вимірювальних каналів у європейській метрологічній хмарі. Показано, що похибка калібрування вимірювальних каналів на місці експлуатації визначатиметься практично тільки похибкою джерела опорної напруги. Отримані експериментальні результати можуть бути використані для оформлення цифрових сертифікатів калібрування.

Дослідження похибки відліку при калібруванні аналогових омметрів

Ігор Захаров, Олеся Боцюра, Валерій Семеніхін — Thu, 28 Mar 2024 00:00:00 +0200

Розглянуто особливості калібрування аналогових омметрів. Досліджено дві схеми вимірювань при калібруванні: з використанням багатозначної еталонної міри, що дозволяє встановлювати стрілку індикатора омметра точно на калібрувальну відмітку шкали, та пряме вимірювання значення опору еталонної однозначної міри омметром, що калібрується. Показано, що в першому випадку похибка відліку включає дві складові: похибку, зумовлену явищем паралакса, і похибку суміщення стрілки омметра з каліброваною відміткою шкали. У другому випадку замість останньої складової необхідно враховувати похибку інтерполяції. Отримано результати для оцінювання невизначеності поправок на всі складові похибки відліку як для лінійної, так і для нелінійної шкали омметра. Пропонується алгоритм оцінювання числового значення вимірюваного опору за нелінійною шкалою омметра. Проводиться апроксимація нелінійної шкали омметра В7-15, на основі якої отримано формули, що дозволяють обчислювати вимірюване значення опору в разі потрапляння стрілки омметра між відмітками його шкали. Розраховано похибки інтерполяції, які буде отримано без урахування запропонованих формул. Наведено математичні вирази для оцінки сумарної стандартної невизначеності відліку при використанні цих схем калібрування омметрів із лінійною та нелінійною шкалами. Розроблена методика є придатною при використанні інших типів вимірювальних приладів із нелінійною шкалою: фарадометрів, вимірювачів відношення рівнів напруги змінного струму та ін.

Оцінка довготривалого дрейфу еталонів індуктивності

Олег Величко, Тетяна Гордієнко — Thu, 28 Mar 2024 00:00:00 +0200

Вимірювання індуктивності є важливим у багатьох галузях, особливо в електроніці, електротехніці, радіотехніці тощо. Індуктивність часто є важливим параметром у широкому діапазоні застосувань, таких як радіопередавачі, схеми живлення, магнітно-резонансні імпульсні джерела. Точність індуктивності впливає на якість продукції, особливо в пристроях, де використовуються котушки індуктивності, наприклад фільтри, трансформатори, інвертори тощо. Високоточні вимірювання індуктивності використовуються для контролю якості продукції, щоб переконатися, що вироблені пристрої відповідають встановленим специфікаціям і стандартам.

Дрейф є небажаною властивістю всіх засобів вимірювання та еталонів протягом їхнього життєвого циклу. Аналіз інструментального дрейфу еталонів має велике значення в метрології. Надійний облік дрейфу відіграє важливу роль у підтримці точності вимірювань. Для електричних еталонів довгостроковий дрейф є передбачуваним. Проведено аналіз видів дрейфу та основних методів його оцінки еталонів між їх калібруваннями. Невизначеність дрейфу можна оцінити на основі історії послідовних калібрувань, а за відсутності такої історії можна зробити оцінку порядку величини невизначеності калібрування.

Наведено результати оцінки довготривалого дрейфу еталонів індуктивності для високоточного калібрування засобів вимірювання та еталонів двома методами: діаграмами поліноміальної регресії та діаграмами експоненційного зваженого ковзного середнього (EWMA). Графіки EWMA зменшують відставання, властиве традиційним ковзним середнім, надаючи більшої ваги останнім спостереженням. Показано, що використання діаграм EWMA порівняно з регресійним аналізом демонструє більшу чутливість до змін дрейфу в останні роки спостережень. Це дозволяє лабораторії враховувати цей фактор при калібруванні засобів вимірювання та еталонів.

Дослідження метрологічних характеристик державного первинного еталона одиниці об’ємної та масової витрати рідини при підготовці до участі у міжнародних звіреннях

Валерій Ащепков — Thu, 28 Mar 2024 00:00:00 +0200

У статті розглянуто результати дослідження метрологічних характеристик державного первинного еталона одиниці об’ємної та масової витрати рідини, об’єму та маси рідини, що протікає по трубопроводу (ДЕТУ 03-04-04). Дослідження проводилися в Національному науковому центрі “Інститут метрології” в рамках підготовки до міжнародних звірень. Були досліджені метрологічні характеристики складових частин державного еталона, зокрема, стабільність потоку шляхом експериментального визначення стандартної невизначеності вимірювання за типом А масової витрати рідини на вимірювальній ділянці еталона. На основі отриманих результатів було проведено модернізацію еталона. Крім того, розглянуто можливі напрямки подальших досліджень, спрямованих на вдосконалення методів вимірювань та аналіз невизначеності вимірювань за типом А. Подальша робота у цьому напрямку може сприяти підвищенню конкурентоспроможності в національній та міжнародній метрологічній спільноті. Також у статті розглянуто методику обробки результатів вимірювання під час проведення міжнародних звірень, визначено основні вимоги до дотримання міжнародних стандартів для подальшого дослідження на еталоні з метою відповідності цим вимогам.

Звірення є важливою складовою метрології, оскільки вони забезпечують еквівалентність одиниць вимірювання, що позитивно впливає на забезпечення єдності вимірювань у різних промислових та наукових секторах. Такі заходи сприяють не лише науковому прогресу, але й забезпечують високі стандарти якості та безпеки в сучасному суспільстві. Результати цих досліджень допоможуть підготуватися до міжнародних звірень, що є важливим для порівняння одиниць вимірювання. Це в свою чергу сприятиме ефективнішому передаванню одиниць вимірювання вторинним еталонам та засобам вимірювальної техніки.

Застосування двох моделей неідеальності джерел для збільшення точності вимірювання сили світла

Василь Балабан, Олександр Купко — Thu, 28 Mar 2024 00:00:00 +0200

На прикладі експериментальних досліджень сили світла декількох джерел світла показано, що існують суттєві відхилення залежності освітленості від закону зворотних квадратів. Запропоновано та теоретично й експериментально досліджено дві моделі оцінок сили світла для неточкових джерел світла: модель уточнення відстаней і модель додаткових джерел.

У першій моделі до результату вимірювання відстані додається постійна поправка. Її може бути визначено з умов максимально можливої постійності оцінки величини сили світла як добуток виміряної освітленості на квадрат виміряної відстані для різних відстаней між приймачем і джерелом. У цьому випадку поправка постійна, а оцінка величини сили світла залежить від відстані між джерелом і приймачем. Або сила світла та добавка до вимірюваної відстані можуть бути визначені з умов мінімізації відхилень експериментально виміряних на різних відстанях освітленостей від розрахованих. У цьому випадку визначаються постійна сила світла та постійна поправка до відстані.

Другу модель засновано на припущенні, що відхилення від закону зворотних квадратів виникають від додаткових джерел, таких як віддзеркалення від екранів, пастки випромінювання, скла лампи та інших. У цій моделі відстані між ниткою розжарювання лампи і всіма додатковими елементами вважаються відомими, а оцінки величини сили світла додаткових джерел розраховуються з умови мінімізації відхилення між розрахованими та виміряними на різних відстанях освітленостями.

Проведено експериментальну перевірку розглянутих моделей. Показано, що кожна з них призводить до зменшення відхилення освітленості від закону зворотних квадратів для відстаней, недостатніх для того, щоб джерело світла можна було вважати точковим. Проаналізовано переваги та недоліки моделей, надано рекомендації для оцінки якості методики вимірювань сили світла. На базі цих моделей запропоновано розробити методику, яка дозволяє оцінювати якість установки для вимірювань сили світла.

Статистичний метод оцінки метрологічних характеристик стандартних зразків

Володимир Скляров, Костянтин Озерський, Андрій Пустовий — Thu, 28 Mar 2024 00:00:00 +0200

Об'єктом досліджень є стандартні зразки: європій-152, цезій-137, торій-232, які передбачається застосовувати у сфері законодавчо регульованої метрології під час проведення повірки законодавчо регульованих засобів вимірювальної техніки.

Стандартні зразки складу та властивостей речовин і матеріалів застосовують у виробничій та невиробничій сферах діяльності суспільства для забезпечення єдності вимірювань та простежуваності в тих видах вимірювань, які не можуть бути забезпечені за допомогою еталонів.

У період війни та посилення ядерної загрози внаслідок повномасштабного вторгнення агресора необхідно приділяти підвищену увагу перевірці блоків виявлення іонізуючого випромінювання, вимірювальних каналів систем радіаційного контролю, радіометрів, радіометричних установок, а також спектрометрів альфа-, бета- та гамма-випромінювання.

Однорідність є основною вимогою для всіх стандартних зразків і включає до себе як однорідність у межах екземпляра, так і однорідність між екземплярами, яка є важливою для однакових значень внутрішньо-екземплярної однорідності.

Метою статті є демонстрація методу оцінки невизначеності вимірювань еталонних матеріалів, коли вони генеруються та калібруються, відповідно до міжнародних правил. Оцінка похибки вимірювання радіоактивного еталонного матеріалу з природним періодом напіврозпаду є актуальною та дійсною, враховуючи його властивості однорідності та стабільність. Для оцінки властивостей, а також похибки вимірювання було проведено одноваріантний дисперсійний аналіз.

Наукова та практична цінність результатів виконаних робіт полягає в тому, що отримані значення однорідності та стабільності матеріалів, із яких створюються стандартні зразки, а також встановлені значення активностей цих зразків, відповідають вимогам міжнародних нормативних документів.

Сучасні підходи до дослідження точності визначення величин деформації при геодезичному моніторингу кранового устаткування

Thu, 28 Mar 2024 00:00:00 +0200

Метою дослідження, матеріали якого викладено в цій статті, є розкриття сучасних підходів боротьби з деформацією геометричних параметрів у конструкції мостових електричних підіймальних кранів. Це питання досить актуальне в розрізі дотримання техніки безпеки на виробництві. Для вирішення цього питання пропонується використання вдосконаленої методики геодезичного моніторингу геометричних параметрів конструкцій мостових і козлових електричних підіймальних кранів. Для цього використовується лазерно-дзеркальна система контролю геометричних параметрів, яка дозволяє враховувати досить жорсткі вимоги. Цей метод, як продемонстрували експериментальні дані, є одним із найбільш надійних і точних. Було розроблено й використано установку системи “Лазерний промінь ‒ дзеркало”, яка має відповідати чітким методичним вимогам. Виконані дослідження демонструють, що відхилення від правильної установки дзеркала у вертикальній площині призводить до збільшення похибок вимірювань. Дослідження виконувалися за допомогою лазерного дзеркального приладу. Внаслідок виконаного дослідження та керуючись розробленою методикою, було запропоновано прямокутну шкалу фіксації лазерного проміння. Це дозволить встановити точність вимірювань у межах допустимих значень. У дослідженні виконано аналіз наявних допустимих відхилень геометричних параметрів конструкцій мостових підіймальних кранів на промислових підприємствах. Визначено недоліки сучасних наявних методів і запропоновано нові геодезичні устаткування та методи їх виконання. Було проведено дослідження точності запроєктованих методів, які зможуть забезпечити й підвищити гарантію безпеки експлуатації мостових підіймальних кранів.