Измерение погрешности СИ во время их эксплуатации

Как бы тщательно ни был изготовлен и отрегулирован прибор к моменту выпуска его на приборостроительном заводе, с течением времени в элементах схемы и механизме неизбежно протекают разнообразные процессы старения, и погрешность прибора неуклонно возрастает.

Поэтому нормирование гарантированных в паспорте СИ пределов допускаемой погрешности производится заводом-изготовителем с 1,25 – 2,5-кратным запасом на старение. Такое превышение пределов допускаемой погрешности над фактическим значением погрешности СИ в момент их выпуска с производства или из ремонта является, по существу, единственным практическим способом обеспечения долговременной метрологической стабильности средств измерений.

Это обстоятельство должно быть чётко известно потребителю средств измерений, так как его приходится принимать во внимание при решении многих вопросов организации процессов измерений, поддержания СИ в работоспособном состоянии, оценки допускаемых при измерении погрешностей и т. д.

Характер возрастания погрешности СИ во времени показан на рис. 1.9, где приведены результаты поверок на всех цифровых отметках шкалы прибора типа М105 класса точности 0,5 за первые пять лет его эксплуатации.

У нового, только что изготовленного прибора (рис. 1.9, а при t = 0) полоса его погрешностей располагается симметрично относительно нуля в границах ±0,09%. Систематическая погрешность отсутствует, так как она устранена благодаря только что проведённой на заводе регулировке или градуировке шкалы прибора, а случайная погрешность составляет одну пятую часть от нормированного предела γкл = 0,5%.

Изменение погрешности с возрастом t прибора, наблюдаемое при последующих ежегодных поверках, происходит в виде прогрессирующего смещения и поворота полосы погрешностей, т. е. в виде непрерывного возрастания систематической составляющей погрешности прибора, в то время как размер случайной составляющей определяется шириной полосы погрешностей и остаётся практически неизменным.

Из кривых рис. 1.9 видно, как постепенно с возрастом t прибора расходуется обеспеченный при изготовлении запас погрешности на старение.

Так, если при t = 0 он составлял 0,4% (из нормированного значения γкл = 0,5%), то в возрасте прибора t = 2 года максимальная погрешность прибора на 120-ом делении шкалы достигла 0,23% и запас стал лишь двукратным.

При t = 4 года запас на 100-ом делении составлял лишь 0,07%, т. е. всего 1/7 от нормированного γкл = 0,5%, а при t = 5 лет запас был уже полностью израсходован, и погрешность прибора на 140-ом делении превысила допускаемую.

Аналогичный характер имеет и процесс накопления прогрессирующей погрешности с возрастом цифровых приборов и измерительных каналов измерительных информационных систем (ИИС) или измерительно-вычислительных комплексов (ИВК).

Как правило, ИИС и ИВК выполняются достаточно высококачественно, т. е. при изготовлении полосе погрешностей канала стремятся придать вид, показанный на рис.1.10, а.

Однако накопление прогрессирующей погрешности приводит, как и у других СИ, к смещению и повороту их полосы погрешностей, т. е. к постепенному расходованию запаса погрешности, созданного при изготовлении.

Так, поверка одной из ИИС типа К200 показала, что через несколько лет после выпуска полоса погрешностей имела вид, представленный на рис.1.10, б, т. е. система находилась на пороге выхода из нормированного допуска. А поверка одной из больших ИИС через 5 лет после её выпуска дала для каналов картину, представленную на рис.1.10, в.

Таким образом, характер проявления прогрессирующей погрешности с возрастом СИ является единым для всех СИ и пользователь средств измерений не может его игнорировать.