Поиск по сайту:
Главная страница » Каталог статей » Статьи о погрешности » Лисин О. Г., "О поверке весов"

О поверке весов





О. Г. Лисин

Рассмотрен частный вопрос, возникающий при определении погрешности взвешивания на весах с цифровой индикацией с помощью дополнительных гирь. Показано, что требования по точности используемых гирь можно существенно снизить. Рассмотрены недостатки самого метода поверки.

В ГОСТ Р 53228-2008 на весы неавтоматического действия включено приложение Н «Методика поверки весов» с указанием, что его требования являются обязательными. В то же время применение Методики приводит к проблемам.

Чисто формальные замечания:

  1. «Возвратная» нумерация пунктов: сначала Н.6.3.4.1, затем Н.6.3.4.2, затем снова Н.6.3.4.1а) и b), затем Н.6.3.4.3 и т.д.
  2. В п. Н.4.1 используется термин «расширенная неопределенность значений массы», который никак не определен.
  3. В п. Н.6.3.4.1b) написано: «вместо эталонных гирь могут быть применены любые грузы (замещающие грузы), масса которых стабильна и составляет не менее 1/2 Мах весов». Это недопустимо.

По содержанию Методики существенные возражения вызывает описание процедуры определения погрешности на весах с цифровой индикацией. Данная процедура обязательно должна выполняться при испытаниях или поверке весов. Если е = d или е= 2d, она заключается в том, что к некоторой нагрузке в пределах диапазона измерений последовательно одна за одной добавляют дополнительные гири одинаковой массы, равной 1/10 от поверочного деления е; при этом контролируют изменение показаний весов на одно деление d, что позволяет рассчитать дробную часть исходного показания с точностью до е/10 (якобы). Расчет погрешности Е при каждом значении нагрузки L (массе эталонных гирь, установленных на весах) выполняется по формуле

E = I+0.5d-ΔL-L, (1)

где I - показание весов,

ΔL - суммарное значение массы дополнительных гирь.

Между прочим, в п. А4.4.3 рассматриваемого ГОСТа буквально та же самая формула приведена с ошибкой: вместо цены деления d введено поверочное деление е, а переход контролируется от I к I + е (?!). Хотя при e-d это не имеет значения.

Эталонные гири. Согласно п. Н.4.1 эталонные гири, применяемые при поверке весов, могут иметь погрешность до одной трети от предела допускаемой погрешности поверяемых весов. Этот предел согласно п. 3.5.1 может достигать ±1,5 е. Значит, само номинальное значение нагрузки будет известно с точностью +0,5 е, что составляет 5-кратное значение массы дополнительной гири. Но согласно формуле (1) вариация предпоследнего члена в правой части DL должна осуществляться с таким шагом, чтобы он намного превышал неопределенности во всех других членах, т.е. их значения, условно говоря, должны быть точными (фиксированными). Для последнего же члена L ситуация обратная. Это означает, что такая Методика поверки не имеет смысла.

Дополнительные гири. Но пусть использованная эталонная гиря не вносит своего вклада в определение погрешности показаний. В принципе, это достижимо, например, резким повышением класса точности эталонных гирь или знанием их действительной массы. Согласно п. Н.4.2 дополнительные гири должны иметь в зависимости от своей массы класс точности не хуже:

- F1 от 1 до 10 мг;                            (2)

- М1 - от 20 до 500 мг;

- М3 - 1 г или больше.

Таблица 1 условно разделена жирными линиями на 3 группы в соответствии с классификацией (2) по точности. В ней приводятся номинальные значения массы всех используемых гирь согласно ГОСТ 7328 (столбец 2) и поверочное депение соответствующих весов (столбец 1), которое в соответствии с Методикой должно быть в 10 раз больше. Сразу следует важное замечание, что по рассматриваемой Методике нельзя поверять весы, имеющие поверочное деление 1, 2 или 5 мг, так как для них нельзя найти дополнительные гири, удовлетворяющие стандарту. Другое существенное возражение вызывает вышеприведенная классификация дополнительных гирь по точности. Чтобы показать это, в столбцах 3 и 4 приведены данные о пределах допускаемых отклонений массы гири от номинала, причем эти пределы зависят от того, находятся гири в применении или при выпуске из производства и после ремонта (в первом случае данные удваиваются). Затем были вычислены пределы допускаемых отклонений для всех дополнительных гирь, которые потребовались при испытании; их значения (столбец 5), очевидно, могут в 10 раз превышать пределы для одной гири. Относительная погрешность определения потребного числа дополнительных гирь равна частному от деления значения 5 на 2, а обратную величину 2/5 можно отождествить с т.н. коэффициентом запаса по точности (столбец 6). Видно, что данный коэффициент почти всегда заметно больше 1, и это указывает на имеющийся резерв по точности.

Целесообразно использовать этот резерв для снижения класса точности дополнительных гирь, так чтобы предельное отклонение по массе 10 штук дополнительных гирь не превысило номинальное значение массы одной гири. Рассмотрим пример. Пусть требуется поверить лабораторные весы с поверочным делением 0,1 г. Для их поверки требуются 10 дополнительных гирь массой 10 мг. Если эти гири выбрать, как требует методика, по классу Fu то допуск на их массу согласно ГОСТ 7328 составит 0,025 х 2 = 0,05 мг, значит, 10 штук таких гирь не могут дать отклонение более 0,5 мг, т. е. 1/20 массы гири. Число добавленных гирь в таком случае не может увеличиться или уменьшиться даже на единицу. Это значит, что требование Методики завышено.

* эта гиря 20 кг отнесена к классу точности М2, поэтому она оказывается точнее, чем гиря 10 кг

Проверим, что даст класс точности M1. По ГОСТ 7328 находим, что пределы допускаемых отклонений одной гири увеличатся в 10 раз, т.е. при выпуске из производства они составят ±0,25 мг, при использовании ±0,5мг, и, следовательно, 10 штук гирь имеют допуск 5 мг. Что составляет половину от массы одной гири, т. е. снижение класса точности от F1 до M1 в данном случае вполне допустимо. Таким же образом была оценена возможность для дополнительных гирь любой массы. Результат приведен в табл. 2.

Здесь заливкой отмечены случаи, когда класс точности должен сохраниться, как в Методике.

1. Рассмотрим данные для первой группы - лабораторные весы с поверочным делением до 0,1 г. Почти во всех случаях требования Методики можно существенно снизить. Единственный вариант,когда формально это не так - весы с поверочным делением 0,01 г. Заметим, что эти оценки сделаны в предположении, что все отклонения действительного значения массы каждой из 10 дополнительных гирь от номинального значения, во-первых, имеют один и тот же знак и, во-вторых, принимают самую большую (по модулю) величину. Фактически же запас по точности должен быть еще больше. Так, если предположить, что с увеличением объема п выборки гирь их среднее случайное отклонение уменьшается по закону 1/Vn, т.е. как независимая реализация случайной величины, то запас увеличится примерно в V10 = 3,16 раз. Поэтому даже единственный вариант, когда класс точности остается таким же, как по требованию методики, маловероятен. Более того, если хотя бы для одной гири знак отклонения противоположен остальным, снижение класса точности до F2становится возможным.

2. Во второй группе загрубление от M1 до М2 допускается в 3 случаях из 5, два других случая исключают загрубление по причине отсутствия для них гирь класса М2.

3. Последняя группа остается неизменной, так как для нее и так используются гири наинизшего класса точности М3.

В целом, практически всегда, если выпускаются гири более низкого класса точности, требования ГОСТа по точности дополнительных гирь могут быть снижены.

Страница 1 из 2 Следующая

Энди 27 Sep 2016 в 07:56 #
Спасибо за статью. Очень познавательно.

Добавить комментарий


Главная страница » Каталог статей » Статьи о погрешности » Лисин О. Г., "О поверке весов"