ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ

ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ СЛУЖБЫ
(ВНИИМС)

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ

ДОСТОВЕРНОСТЬ И ТРЕБОВАНИЯ К МЕТОДИКАМ
ПОВЕРКИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ

МИ 187-86

Москва
ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ
1987

РАЗРАБОТАНЫ Всесоюзным научно-исследовательским институтом метрологической службы (ВНИИМС)

Руководитель темы и исполнитель В.М. Кашлаков

ПОДГОТОВЛЕНЫ К УТВЕРЖДЕНИЮ Отделом стандартизации в области метрологии ВНИИМС

Начальник отдела Г.П. Сафаров

УТВЕРЖДЕНЫ ВНИИМС 25 июля 1986 г.

Настоящие методические указания предназначены для использования при разработке нормативно-технической документации (НТД), предусмотренной ГОСТ 8.375-80, ГОСТ 8.042-83, в соответствии с которой производятся первичная, периодическая, послеремонтная поверка средств измерений (СИ) органами государственной и ведомственной метрологических служб.

Методические указания устанавливают номенклатуру критериев достоверности поверки (производимой путем контроля основной погрешности СИ на соответствие норме, установленной в НТД) и параметров методик поверки.

Устанавливаемые критерии используются в качестве основных исходных данных при установлении значений параметров методик поверки.

Примечания:

1. В НТД, регламентирующей методики поверки конкретных типов СИ, необходимо указывать допускаемые значения критериев, принятые при установлении значений параметров методик поверки.

2 В НТД, регламентирующих общие требования к методикам поверки групп однотипных СИ, необходимо указывать, что для задания требуемой достоверности поверки конкретных типов СИ, входящих в категорию, должна использоваться номенклатура критериев и параметров, рекомендуемых настоящими методическими указаниями.

3 Устанавливаемые методическими указаниями критерии можно также использовать для оценки достоверности поверки при проведении метрологической экспертизы указанной выше НТД; при проведении метрологической экспертизы технических заданий (предложений) на СИ, предусмотренной ГОСТ 8.384-80 или ГОСТ 8.326-78.

Основные термины, используемые в настоящих методических указаниях, приведены в приложении 2, обозначения - в приложении 3.

1. КРИТЕРИИ ДОСТОВЕРНОСТИ ПОВЕРКИ

1.1. Устанавливаются следующие критерии достоверности поверки:

Р_bам - наибольшая вероятность ошибочного признания годным любого в действительности дефектного экземпляра СИ;

(δ_м)_bа - отношение наибольшего возможного модуля контролируемой характеристики погрешности экземпляра СИ, который может быть ошибочно признан годным, к пределу ее допускаемых значений.

Примечание. За наибольшее возможное принимается такое значение контролируемой характеристики экземпляра СИ, при котором вероятность ошибочного признания его годным, уменьшаясь, достигает значения Р₀ равного или практически близкого к нулю;

 - наибольшая средняя для совокупности годных экземпляров СИ вероятность ошибочного признания дефектным в действительности годных экземпляров СИ.

Примечания:

1. Критерии Р_baм и (δ_м)_ba характеризуют достоверность поверки любого дефектного экземпляра СИ,  достоверность поверки совокупности годных экземпляров СИ в среднем.

2. При малом числе (или одном) поверяемых СИ вместо  в качестве критерия может быть установлена наибольшая вероятность Р_grм ошибочного признания дефектным любого в действительности годного экземпляра СИ.

1.2. За основные, с точки зрения обеспечения единства измерений, принимают критерии Р_baм и (δ_м)_ba, за дополнительный - .

1.3. Графическая иллюстрация определений, данных в п. 1.1, приведена на рисунке, где ϰ = Q/|G_p| - отношение значения контролируемой характеристики Q к модулю ее предельно допускаемого значения G_p (рисунок иллюстрирует случай, когда ϰ ≥ 0); L(ϰ) - условная вероятность признания поверяемого экземпляра СИ годным при условии, что ϰ имеет некоторое конкретное значение (оперативная характеристика); ϰ = 1 - нормализованная (в долях модуля G_p) граница, левее которой находится область значений 𝜘 для годных в действительности экземпляров СИ, правее - для дефектных в действительности СИ; β = G_β/|G_p| - нормализованная граница области 0 ≤ Q ≤ G_β таких значений Q, для которых отрицательные результаты контроля (экземпляр СИ признается дефектным) рекомендуется считать ошибочными (G_β ≤ G_p).

Критерию Р_baм соответствует ордината кривой L(𝜘) в точке ϰ = 1. являющаяся наибольшей из тех, которые могут иметь место при ϰ > 1.

Критерию (δ_м)_ba соответствует абсцисса кривой L(ϰ), при которой ее ордината Р₀ равна (или практически близка) нулю. При этом (δ_м)_ba = Qм/|Gp|, где Q, - наибольшее возможное значение контролируемой характеристики Q экземпляра СИ, который может быть ошибочно признан годным с вероятностью Р₀.

Критерию  соответствует заштрихованная на рисунке площадь, численно характеризующая отношение числа ошибочно забракованных в области (0 - β) экземпляров СИ к их общему в области (0 - 1) числу.

Примечания:

1. Пунктирной линией на рисунке показана идеальная оперативная характеристика, которая имела бы место при идеальной методике поверки.

2. Вид реальной оперативной характеристики и, следовательно, ее отклонения от идеальной полностью определяется методикой поверки и ее параметрами.

3. Критерию Р_qrм соответствует дополнение ординаты кривой L(ϰ) до единицы в точке ϰ = β.

4. Выделение области (0 ≤ ϰ ≤ Р), т.е. принятие β < 1 целесообразно не всегда. Введение β < 1 имеет смысл в тех случаях, когда контролируемая характеристика может после контроля изменяться настолько, что вскоре после контроля возможен ее выход за границы поля допуска. Введение β < 1 как бы учитывает заинтересованность потребителя в том, чтобы экземпляры СИ, контролируемые характеристики которых хотя и находятся в границах поля допуска, но близки к этим границам и, следовательно, вскоре могут потребовать ремонта, признавались (с некоторой вероятностью) дефектными. В противных случаях принимается β = 1.

1.4. Математические выражения для критериев, установленных в п. 1.1, приведены в приложении 1.

2. ПАРАМЕТРЫ МЕТОДИК ПОВЕРКИ

2.1. За параметры методик поверки принимаются характеристики погрешности поверки (или наблюдений при поверке) и алгоритма контроля основной погрешности, входящие параметрами в выражение оперативной характеристики L(ϰ) непосредственно влияющие на достоверность поверки экземпляров СИ.

2.2. В общем случае устанавливаются следующие параметры методик поверки:

m - число проверяемых в диапазоне измерения СИ точек;

Ω_p - допускаемая при выборе числа m разность между наибольшим модулем непрерывной нормализованной функции Δ_0s(x) систематической составляющей основной погрешности в диапазоне измерения СИ и его значением в соседствующей поверяемой точке.

Примечание. Нормализация функции Δ_0s(x) осуществляется делением на модуль предела Δ_0sp ее допускаемых значений;

n - число наблюдений при экспериментальном определении значений погрешности в проверяемой точке, подлежащих совместной обработке для получения результата измерения погрешности;

γ - абсолютное значение отношения границ ±G_γ поля контрольного допуска, с которыми сравнивается полученная при поверке оценка  контролируемой характеристики Q с целью принятия решения о годности или дефектности конкретного экземпляра СИ, к модулю G_p.

Примечание. Это отношение равно: γ = Δ_0γ/|Δ_0р| - при контроле основной погрешности Δ₀; γ_s = Δ_0sγ/|Δ_0sp| - при контроле ее систематической составляющей Δ_0s;  - при контроле среднего квадратического отклонения (С к о) σ ее случайной составляющей . Здесь Δ_0р, Δ_0sp, σпределы допускаемых значений для Δ₀, Δ_0s, σсоответственно;

α - отношение предела допускаемого значения погрешности Δ_I, поверки (при n = 1) или характеристик погрешности наблюдений (при n > 1) при поверке к пределу допускаемого значения контролируемой характеристики.

Примечание. Это отношение равно: α_р = Δ_Iр/|Δ_0р| - если контролируется основная погрешность Δ₀ при n  = 1; α_σp = Δ_Isp/|Δ_0sp| и α_σр = σ_р/σ_р - если контролируются характеристики ее отдельных составляющих Δ_0s и σ соответственно при n > 1.

2.3. Параметры методик поверки подразделяются на две группы.

К первой группе относятся параметры m и Ω_p. Они входят в число исходных данных при установлении значений параметров второй группы.

Ко второй группе относятся параметры α_р (или α_sp и α_σр), γ (или γ_s и γ_σ), n. Их значения устанавливаются в соответствии с рекомендациями методических указаний МИ 188-86 «ГСИ. Средства измерений. Установление значений параметров методик поверки».

2.4. В зависимости от числа m проверяемых точек и числа п наблюдений можно выделить: методики поверки однозначных мер с несущественной (m = 1, n = 1) и существенной (m = 1. n > 1) случайной составляющей основной погрешности, методики поверки измерительных устройств (ИУ) с несущественной (m > 1, n = 1) и существенной (m > 1, n > 1) случайной составляющей основной погрешности, различающиеся номенклатурой и значениями параметров.

Примечание. К ИУ относится категория СИ, охватывающая измерительные приборы и измерительные преобразователи.

2.4.1. Номенклатуру параметров методик поверки однозначных мер с несущественной случайной составляющей основной погрешности составляют: параметры 1 группы m = 1, Ω_p = 0; параметры 2 группы n = 1, γ < 1, α_р < 1.

2.4.2. Номенклатуру параметров методик поверки ИУ с несущественной случайной составляющей основной погрешности составляют: параметры 1 группы m > 1, Ω_p > 0; параметры 2 группы n = 1, γ ≤ 1, α_р < 1.

2.4.3. Номенклатуру параметров методик поверки однозначных мер с существенной случайной составляющей основной погрешности составляют: параметры 1 группы m = 1, Ω_p = 0; параметры 2 группы n > 1. γ_s ≤ 1. α_sp < 1, γ_σ ≤ 1, α_σp < 1.

2.4.4. Номенклатуру параметров методик поверки ИУ с существенной случайной составляющей основной погрешности составляют: параметры 1 группы m > 1, Ω_p > 0; параметры 2 группы n > 1. γ_s ≤ 1. α_sp < 1, γ_σ ≤ 1, α_σp < 1.

Приложение 1

Математические выражения для критериев

Математические выражения для критериев, установленных в п. 1.1 имеют следующий вид:

 

где L^-1(P) - функция, обратная функции L(ϰ)

Оперативная характеристика L(ϰ) имеет следующее выражение

где  - условная (при условии, что контролируемая характеристика ϰ приняла некоторое конкретное значение) плотность распределения (ПР) вероятностей нормализованной оценки , получаемой путем измерений Q при контроле.

Примечания:

1. Формула (3) справедлива при условии, что ПР вероятностей контролируемой характеристики ϰ по совокупности годных в действительности СИ является равномерной функцией в пределах от -1 до +1 и  является симметричной функцией.

2. Математическое выражение для критерия Р_grм имеет вид Р_grм = 1 - L(ϰ) в точке ϰ = β

Приложение 2

Основные термины

Погрешность поверки - по ГОСТ 16263-70.

Погрешность наблюдения - отклонение результата наблюдения от истинного значения измеряемой величины.

Примечания:

1. При n = 1 погрешность поверки совпадает с погрешностью наблюдения при поверке.

2. Погрешность наблюдения при поверке включает в себя погрешность образцового СИ; погрешности, обусловленные вспомогательными СИ; погрешности, возникающие в конкретной схеме включения (соединения) поверяемого, образцового и вспомогательного СИ; методические погрешности, возникающие при наблюдении.

Результат наблюдения - по ГОСТ 16263-70.

Оценка контролируемой характеристики - результат измерения контролируемой характеристики.

Поле контрольного допуска - интервал, при нахождении в котором оценки контролируемой характеристики основной погрешности конкретного экземпляра СИ, принимается решение о его годности.

Проверяемые точки - такие значения входного (выходного) сигнала, при которых производится контроль дискретных значений характеристики основной погрешности, являющейся непрерывной функцией входного сигнала в диапазоне измерений СИ.

Достоверность поверки - свойство поверки, характеризуемое степенью соответствия заключения о принадлежности контролируемой характеристики действительной принадлежности ее к области допускаемых для нее значений.

Приложение 3

Условные обозначения

G_b - абсолютное значение границ интервала (-G_b ≤ Q ≤ G_b) таких значений Q, для которых отрицательные результаты контроля рекомендуется считать ошибочными;

β - абсолютное значение отношения границ ±G_β; к модулю G_p

Р₀ - близкая (или равная) нулю вероятность, которой на оперативной характеристике соответствует отношение (δ_м)_ba;

L^-l(P) - функция, обратная оперативной характеристике L(ϰ);

 - оценка контролируемой характеристики Q;

 - нормализованное (в долях модуля G_p) значение оценки ;

G_γ - модуль границ поля контрольного допуска, с которыми сравнивается оценка  с целью принятия решения о годности (дефектности) экземпляра СИ;

 - условная (при условии, что ϰ приняло некоторое конкретное значение) плотность распределения вероятностей нормализованной оценки ;

Δ_0γ, Δ_0sγ, σ - модуль границ полей контрольных допусков при контроле Δ₀, Δ_0s, σ соответственно.

Индексы, используемые в обозначениях критериев по п. 1.1

g - годный (good),

b - дефектный (bad),

а - признанный годным (accepted),

r - признанный дефектным (rejected);

х - общее обозначение информативного параметра входного сигнала;

Δ_0s(х) - функция, представляющая собой зависимость систематической составляющей Δ_0s от информативного параметра х входного сигнала;

ϰ_0s(x) - нормализованная (в долях модуля Δ_0sp) функция Δ_0s(х);

m - число проверяемых точек;

Ω - разность между наибольшим модулем непрерывной функции ϰ_0s(x) систематической составляющей погрешности и его значением в соседствующей проверяемой точке;

Ω_p - допускаемое при выборе числа m значение Ω;

n - число наблюдений при поверке (при наличии вариации - число наблюдений при прямом или обратном ходе);

Δ_I - погрешность поверки (при n > 1 - наблюдений при поверке);

Δ_Is - систематическая составляющая погрешности Δ_I;

 - случайная составляющая погрешности Δ_I;

σ - среднее квадратическое отклонение случайной составляющей ;

, , σ[Δ_I] - пределы допускаемых значений для , , σ соответственно;

a_р, a_sp, a_sp - отношения пределов допускаемых значений погрешности поверки (или характеристик погрешности наблюдений при поверке) к пределам допускаемых значений основной погрешности (или ее контролируемых характеристик).

СОДЕРЖАНИЕ