ГЛАВА 4 МЕТРОЛОГИЧЕСКАЯ НАДЕЖНОСТЬ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ В процессе

ГЛАВА 4. МЕТРОЛОГИЧЕСКАЯ НАДЕЖНОСТЬ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ В процессе эксплуатации метрологические характеристики и Параметры средства измерений претерпевают изменения. Эти изменения носят случайный монотонный или флуктуирующий характер и приводят к отказам, т. е. к невозможности СИ выполнять свои функции. Отказы: n Неметрологический - отказ, обусловленный причинами, не связанными с изменением МХ средства измерений. n Метрологический - отказ, вызванный выходом МХ из установленных допустимых границ. n Внезапный- отказ, характеризующийся скачкообразным изменением одной или нескольких МХ. Эти отказы в силу их случайности невозможно прогнозировать. Особенностью внезапных отказов является Постоянство во времени их интенсивности. n Постепенный - отказ, характеризующийся монотонным изменением одной или нескольких МХ. n метрологическая исправность средства измерений - состояние СИ, при котором все нормируемые МХ соответствуют установленным требованиям. n Способность СИ сохранять его метрологическую исправность в течение заданного времени при определенных режимах и условиях эксплуатации называется метрологической надежностью.

n n n n Стабильность СИ - качественная характеристика, отражающая неизменность во времени его МХ. Безотказностью - свойство СИ непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени. Долговечностью - свойство СИ сохранять свое работоспособное состояние до наступления предельного состояния. Работоспособное состояние — состояние СИ, при котором все его МХ соответствуют нормированным значениям. Предельным называется состояние СИ, при котором его применение недопустимо. Ремонтопригодность — свойство СИ, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, восстановлению и поддержанию его работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта. Свойство СИ сохранять значения показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности в течение и после хранения и транспортирования называется его сохраняемостью. Метрологические характеристики СИ могут изменяться в процессе эксплуатации. В дальнейшем будем говорить об изменениях погрешности Л(/), подразумевая, что вместо нее может быть аналогичным образом рассмотрена любая другая МХ. Не все составляющие погрешности подвержены изменению во времени.

Изменение МХ средств измерений во времени обусловлено процессами старения в его узлах и элементах, вызванными взаимодействием с внешней окружающей средой. Эти процессы протекают в основном на молекулярном уровне и не зависят от того, находится ли СИ в эксплуатации или на консервации. Поскольку изменение МХ во времени — случайный процесс, то основным инструментом построения математических моделей является теория случайных процессов. Изменение погрешности СИ во времени представляет собой случайный нестационарный процесс. Модель изменения погрешности во времени (а), плотность распределения времени наступления метрологических отказов (б), вероятность безотказной работы (в) и зависимость интенсивности метрологических отказов от времени (г)

В общем виде модель погрешности может быть представлена в виде: где начальная погрешность СИ; ДО — случайная для совокупности СИ данного типа функция времени, обусловленная физикохимическими процессами постепенного износа и старения элементов и блоков. Простейшей моделью изменения погрешности является линейная: Процесс изменения погрешности СИ описывается ломаной линией 2 на рис. 2, а, которая может быть представлена уравнением:

Линейный (а) и экспотенциальный (б, в) законы изменения погрешности

Срок службы СИ — это календарное время, прошедшее с момента его изготовления до конца эксплуатации. В технике используется большое число показателей надежности, которые приведены в стандарте ГОСТ 27. 002— 89. В качестве показателей ремонтопригодности используются вероятность и среднее время восстановления работоспособности СИ. n Вероятность восстановления работоспособного состояния вероятность того, что время восстановления работоспособного состояния СИ не превысит заданное значение. n Среднее время восстановления работоспособного состояния математическое ожидание времени восстановления, определяемое до его функции распределения.

Одной из основных форм поддержания СИ в метрологически исправном состоянии является его периодическая поверка. Поверку необходимо проводить через оптимально выбранные интервалы времени, называемые межповерочными интервалами (МПИ). Значения МПИ рекомендуется выбирать из следующего ряда: 0, 25; 0, 5; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 9; 12; 6 К месяцев, где К — целое положительное число. n Продолжительность МПИ определяют: ь на основе статистики отказов; ь на основе экономического критерия; ь произвольное назначение первоначального МПИ с последующей корректировкой в течение всего срока службы СИ. Для определения МПИ по экономическому критерию можно использовать рекомендации МИ 2187— 92. Наиболее простым является метод, состоящий в произвольном назначении МПИ с последующей корректировкой его величины. Данный метод рассмотрен в рекомендации МИ 1872— 88 и в международном стандарте ИСО 10012— 1, содержащем требования, гарантирующие качество измерительного оборудования.