Уравнение, без которого не обойтись

Эта заметка написана как отклик на опубликованные в последний месяц на сайте статьи о поверки СИ с использованием метода оценки неопределенности.
Данный метод оценки точности поверки, который заменил собой расчет погрешности, уже узаконен в стандарте на поверку термометров сопротивления, и в целом, те специалисты, которые применяют его для поверки термометров, следуют приведенной в стандарте процедуре составления бюджета неопределенности и расчета расширенной неопределенности поверки.

Несмотря на то, что стандарты на поверку термопар еще не переработаны, стали появляться публикации, и даже утвержденные методики с расчетом неопределенности поверки термопар. Казалось бы, какая разница, что измерять, сопротивление или ТЭДС. Можно все сосчитать по аналогии.

Однако, следует учитывать некоторые основные моменты, которые лежат в основе перехода на неопределенности и которые можно «пропустить», сводя задачу только к составлению бюджета неопределенностей. Мы старались на странице сайта «НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЬ ИЗМЕРЕНИЙ» изложить как можно проще общие принципы расчета неопределенности.

Итак, первый этап – составление уравнения измерения.
Для метода сличений образцового СИ и рабочего СИ это может быть простейшее уравнение. Температура определяется по образцовому СИ как среднее арифметическое из ряда результатов измерения t=t_cp. Аналогично для поверяемого СИ R=R_cp. Результатом поверки является значение R(t), по которому рассчитывается отклонение термометра от НСХ. В международной рекомендации ЕА к данным уравнениям прибавляются разнообразные поправки, учитывающие калибровку измерительной аппаратуры, термометров, термостатов и т.д. Причем, как правило, значения поправок равны нулю, но имеют свою неопределенность, которая затем входит в общий бюджет как стандартная неопределенность от определенного эффекта. Наверно правильнее также было бы сделать в наших стандартах. Мы решили не пугать поверителей громоздкой формулой и нулевые поправки вводить в уравнение не стали. В результате стали появляться методики поверки термопар вообще без уравнений измерения.

Обратимся к методике поверки термопар непосредственно на объекте от ПК «ТЕСЕЙ». По сути, идет процесс сличения образцовой и рабочей термопар. Одна термопара измеряет температуру, другая ТЭДС. Если действовать по аналогии со стандартом на термометры сопротивления, то можно использовать простое уравнение измерений. Температуру определять по ТЭДС образцовой термопары используя ее индивидуальную функцию, одновременно измерять ТЭДС рабочей термопары, и определить ее отклонение от НСХ. В данном случае составляются две таблицы неопределенностей, аналогично ТСП, одна для температуры по образцовой ТП, другая для ТЭДС рабочей ТП.

ПК «ТЕСЕЙ» уравнений измерения не приводит. Однако рассмотрение таблиц неопределенностей наводит на мысль, что метод измерений был выбран другой. В первой таблице рассчитывается неопределенность поправки к показаниям образцовой ТП (причем СКО не учитывается), а во второй неопределенность отклонения рабочей ТП от НСХ, уже с учетом этой поправки. Причем во второй таблице первый элемент называется «определение разницы показаний образцовой и рабочей ТП от НСХ». Остается догадываться, что скорее всего, по замыслу авторов, прибором НН506 снимались показания, соответствующие разности температур двух термопар по НСХ, затем вычиталась поправка на отклонение образцовой термопары от НСХ и определялась разница показаний рабочей ТП и НСХ. Такая схема работы тоже вполне возможна. Однако было бы намного удобнее работать с методикой и оценивать неопределенность поверки, если было бы приведено уравнение измерений. В данном случае уравнение было бы примерно таким: Δ ТП (НСХ) = U((TП (НСХ)- КЭТНН (НСХ))– ((КЭТНН (ИСХ)- КЭТНН (НСХ)), где U - показания НН506, КЭТНН (ИСХ) – температура по индивидуальной градуировке образцовой термопары, соответствующая измеренной ТЭДС, КЭТНН (НСХ) - температура по НСХ. Весь бюджет неопределенности можно было бы поместить в одну таблицу, вместо «неопределенности поправки к КЭТНН» появился бы более понятный компонент «неопределенность градуировки КЭТНН» и, дополнительно к «неопределенности разности ТП и КЭТНН по НСХ», «неопределенность измерения ТЭДС КЭТНН».

В настоящее время стоит вопрос о разработке стандартов на поверку термопар, включающих оценку неопределенности поверки. Мое мнение, что поверка промышленных датчиков действительно должна проводиться на основе стандартов, которые прошли обсуждение в научно-исследовательских институтах, центрах стандартизации и на предприятиях, не на основе методик, разработанных производителем. Хочется обратить внимание разработчиков стандартов, что для расчета суммарной и расширенной неопределенности поверки уравнения измерений очень важны, и они должны приводиться в методиках непосредственно перед составлением бюджета неопределенности.

С уважением,
Гл. редактор портала
Моисеева Наталия Павловна