ГОСТ 34348-2017
(ISO 27893:2011)
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
Вакуумная техника
ВАКУУММЕТРЫ
Оценивание неопределенностей результатов калибровки при непосредственном сличении с эталоном
Vacuum technology. Vacuum gauges. Evaluation of the uncertainties of results of calibrations by direct comparison with a reference gauge
МКС 23.160
ОКП 36 4800
Дата введения 2019-03-01
Предисловие
Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"
Сведения о стандарте
1 ПОДГОТОВЛЕН Акционерным обществом "Вакууммаш" (АО "Вакууммаш") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 5
2 ВНЕСЕН Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации МТК 249 "Вакуумная техника"
3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 30 ноября 2017 г. N 52)
За принятие проголосовали:
Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97 | Код страны | Сокращенное наименование национального органа по стандартизации |
Беларусь | BY | Госстандарт Республики Беларусь |
Киргизия | KG | Кыргызстандарт |
Россия | RU | Росстандарт |
Таджикистан | TJ | Таджикстандарт |
4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 16 октября 2018 г. N 790-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 34348-2017 (ISO 27893:2011) введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 марта 2019 г.
5 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ISO 27893:2011* "Вакуумная техника. Вакуумметры. Оценивание неопределенностей результатов калибровки при непосредственном сличении с эталоном" ("Vacuum technology - Vacuum gauges - Evaluation of the uncertainties of results of calibrations by direct comparison with a reference gauge", MOD). При этом потребности национальных экономик стран, указанных выше, и/или особенности межгосударственной стандартизации учтены в дополнительных терминологических статьях, которые выделены путем заключения в рамки из тонких линий, а информация с объяснением причин включения этих положений приведена в указанном пункте в виде примечания
________________
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - .
6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на вакуумметры и устанавливает общие правила оценивания и представления неопределенности измерений, которые следует соблюдать в процессе калибровки вакуумметров методом непосредственного сличения с эталоном в соответствии с [1].
Настоящий стандарт описывает методы единообразного представления неопределенностей в сертификатах о калибровке вакуумметров. Неопределенность, представленная в соответствии с данными рекомендациями, является передаваемой в том смысле, что неопределенность, оцененная для конкретного результата, может быть использована как составляющая неопределенности другого измерения или калибровки, в которых использован первый результат.
Настоящий стандарт определяет две модели измерения, которых достаточно для охвата большинства практических случаев. Однако возможно, что представленные модели могут быть неприменимы к разрабатываемым вакуумметрам.
Неопределенность измерений, которая должна указываться в сертификате о калибровке, определяется из неопределенностей входных и влияющих величин. Основные величины, которые могут повлиять на результат калибровки, приведены в настоящем стандарте, но полный перечень возможных величин, которые могут оказывать влияние на конечный результат, выходит за рамки настоящего стандарта.
Примечание - Предполагается, что в дальнейшем технические спецификации будут касаться калибровки конкретных типов вакуумметров.
2 Термины и определения
В настоящем стандарте применены термины по [1], [2]*, [3], [4], а также следующие термины с соответствующими определениями:
_______________
* В Российской Федерации действует ГОСТ Р 54500.3-2011/Руководство ИСО/МЭК 98-3:2008.
2.1 скорректированное показание (corrected reading): Значение показания после введения поправки на систематическую погрешность.
Примечание - Для значений, приведенных в сертификате о калибровке эталона.
2.2 долговременная нестабильность (long-term instability): Возможное изменение значения, установленного при калибровке, в течение длительного периода времени (например, изменение в результате транспортировки устройства).
Примечание - Долговременная нестабильность отличается от воспроизводимости [3].
2.3 модель (model): Математическая модель, установленная в соответствии с [2].
2.4 сдвиг нуля (offset): Погрешность вакуумметра в контрольной точке, когда установленное значение измеряемой величины равно нулю [3].
Примечание - Показание, когда значение давления (абсолютного или дифференциального) равно нулю или давление значительно ниже нижнего предела измерения вакуумметра.
2.5 измерение сдвига нуля (deviation of offset): Возможная разница между сдвигом нуля при его определении и выполнении измерений давления.
2.6 исходный эталон (reference gauge): Эталон, обладающий наивысшими метрологическими свойствами (имеющийся в распоряжении в данном месте или организации), передающий единицу величины или шкалу измерений подчиненным эталонам и имеющимся средствам измерений.
Примечание - Эталоны, стоящие в калибровочной иерархии ниже исходного эталона, обычно называют подчиненными эталонами.
2.7 давление при калибровке (calibration pressure): Давление, определяемое вакуумметром, по скорректированным показаниям эталона с учетом всех поправок.
Примечание - Если известны скорректированные показания к калибруемому вакуумметру, то требуется провести необходимые корректировки.
2.8
неопределенность (измерения) (uncertainty (of measurement)): Неотрицательный параметр, характеризующий рассеяние значений величины, приписываемых измеряемой величине на основании измерительной информации. |
2.9
суммарная стандартная неопределенность (combined standard uncertainty): Стандартная неопределенность результата измерения, полученного из значений ряда других величин, равная положительному квадратному корню взвешенной суммы дисперсий или ковариаций этих величин, весовые коэффициенты при которых определяются зависимостью изменения результата измерения от измерений этих величин. |
2.10
расширенная неопределенность (expanded uncertainty): Величина, определяющая интервал вокруг результата измерения, который, как ожидается, содержит в себе большую часть распределения значений, которые с достаточным основанием могут быть приписаны измеряемой величине. |
3 Условные обозначения
4 Базовая концепция и модель
4.1 Общие требования
При калибровке вакуумметра скорректированное показание исходного эталона выражается в соответствии с международной системой единиц физических величин. Все вакуумметры должны быть откалиброваны в соответствии с [1] и настоящим стандартом. Пользователь откалиброванного вакуумметра получает значение измеряемой величины непосредственно в единицах давления.
Значение давления, получаемое из скорректированного показания выходного сигнала исходного эталона, может использоваться для определения давления на входе калибруемого вакуумметра (
Значение давления калибровки может использоваться для определения абсолютной погрешности
Значение давления калибровки может также использоваться для определения калибровочного коэффициента, коэффициента чувствительности, эффективного коэффициента согласования или постоянной вакуумметра, в этом случае мультипликативная модель дает адекватное описание измерения.
Предположительно в обеих моделях все входные величины некоррелированные.
4.2 Аддитивная модель измерения
В аддитивной модели разность между показанием калибруемого вакуумметра
Первый член относится к калибруемому вакуумметру, второй - к исходному эталону, а третий - к методу калибровки. Сумма последних двух слагаемых дает действительное значение давления калибровки. Все величины должны выражаться в единицах давления, Па.
Далее каждый из этих членов выражается через другую модель, которая учитывает поправки, обусловленные сдвигом нуля, температурными поправками, отклонением показаний от значения в соответствии с сертификатом о калибровке и т.д.
4.3 Мультипликативная модель измерения
В мультипликативной модели измерения отношение показания калибруемого вакуумметра
В числителе - показание калибруемого вакуумметра, в знаменателе - показание давления исходного эталона, а произведение - входные величины, которые зависят от метода и условий калибровки.
Последний член можно определить с помощью рассматриваемых нами вакуумметров, например ток эмиссии в ионизационном датчике с горячим катодом.
Каждый из этих членов выражается через другие модели, в результате чего возникает необходимость внесения поправок из-за сдвига нуля, температурных поправок, отклонений показаний в соответствии с сертификатом о калибровке и т.д.
Примером
a)
b)
c)
d)
e)
4.4 Сочетание двух моделей
Некоторые входные величины в каждой модели можно вычислить с помощью любой из двух моделей. Например,
Результат может использоваться в формуле (1), если
Не рекомендуется сочетать аддитивную и мультипликативную модели в одной формуле. Расчеты сложных коэффициентов влияния не рассматриваются в настоящем стандарте, эту задачу следует оставить на усмотрение специалистов. Однако распространенным случаем комбинирования этих двух моделей является относительная погрешность
или, если
Обозначения
5 Расчет неопределенности при аддитивной модели
5.1 Суммарная неопределенность - Аддитивная модель
Суммарную стандартную неопределенность
где
5.2 Составляющие неопределенности, обусловленные эталоном
Давление, измеряемое эталоном
где
Все величины формулы (7) относятся к исходному эталону.
Примечание - Если сдвиг нуля компенсируется в самом исходном эталоне, то
Стандартную неопределенность измерения давления калибровки исходного эталона
где
Для
Если температура калибровки отличается от температуры, указанной в сертификате о калибровке исходного эталона, то необходимо учитывать
5.3 Составляющие неопределенности, обусловленные калибруемым вакуумметром
Давление, измеряемое калибруемым вакуумметром
где
Стандартную неопределенность измерения давления с помощью калибруемого вакуумметра
где
Для
Если вышеуказанные зависимости или значения неизвестны или их невозможно рассчитать в калибровочной лаборатории, или отсутствуют спецификации изготовителя, то необходимо провести не менее двух повторных измерений в разные дни. Составляющую неопределенности значений объекта калибровки
где
5.4 Составляющие неопределенности, обусловленные методами и условиями калибровки
Сумму отклонений давлений, обусловленную методом калибровки
где
Стандартную неопределенность метода калибровки
где
5.5 Коэффициент охвата
Расширенную неопределенность
где
Коэффициент охвата выбирают на основании степени доверия, необходимой для применения,
Если между заказчиком и калибровочной лабораторией не указано иное, то
6 Расчет неопределенности при мультипликативной модели
6.1 Суммарная неопределенность - Мультипликативная модель
Суммарную неопределенность в мультипликативной модели лучше всего выражать как относительную неопределенность
где
6.2 Составляющие неопределенности, обусловленные эталоном
Измерение давления исходным эталоном
Применяя формулу (3)
где
Скорректированные показания исходного эталона
где
Все величины в формулах (16) и (17) относятся к исходному эталону.
Стандартную неопределенность измерения показаний исходного эталона
где
Калибровочный коэффициент исходного эталона
Обычно
Неопределенность
6.3 Составляющие неопределенности, обусловленные калибруемым вакуумметром
Показания калибруемого вакуумметра
где
Все величины формулы (21) относятся к калибруемому вакуумметру.
Стандартную неопределенность измерения давления с помощью калибруемого вакуумметра
где
Если при измерении не выполняют повторные наблюдения, то оценку соответствующей неопределенности выполняют на основе всей доступной информации о возможной вариативности (с учетом неопределенности, связанной с преобразованием в цифровую форму, воспроизводимостью и т.д.). Если вышеуказанные зависимости или значения неизвестны или их невозможно рассчитать в калибровочной лаборатории, или отсутствуют спецификации изготовителя, то необходимо провести не менее двух повторных измерений в разные дни. Составляющую неопределенности значений калибруемого вакуумметра
где
6.4 Составляющие неопределенности, обусловленные методами и условиями калибровки
6.4.1 Поправочные коэффициенты
Целесообразно различать неопределенности
6.4.2 Поправочные коэффициенты
a) разные температуры на соединительных фланцах;
b) разное давление на соединительных фланцах вследствие перепадов высот, десорбции, негерметичности, режима течения газа, быстроты откачки, например в случае магниторазрядных вакуумметров с холодным катодом;
с) изменение давления, связанное со временем, когда показания эталона и объекта калибровки считываются не одновременно.
6.4.3 Если значения
В зависимости от условий калибровки неопределенность
где
Примечание - Если
Последнее соотношение легче рассчитать.
6.5 Коэффициент охвата
Расширенную неопределенность
где
Коэффициент охвата выбирают на основании степени доверия (уровня доверия), необходимой для применения,
Если между заказчиком и калибровочной лабораторией не согласовано иное, то
7 Комбинирование аддитивной и мультипликативной модели для погрешности показаний
Относительную погрешность показаний
Если
Если
Если
Если
Примечание - Неопределенность
8 Представление неопределенностей
8.1 Бюджет неопределенности
В документах по обеспечению качества результатов измерения рекомендуется использовать сводную таблицу, являющуюся бюджетом неопределенности, для четкого представления заинтересованного пользователя.
Бюджет для аддитивной модели должен содержать строки и столбцы в соответствии с таблицей 1.
Таблица 1 - Сводная таблица для аддитивной модели
Пара- метр | Значение параметра | Стандарт- ная неопреде- ленность | Распре- деление вероят- ностей | Коэф- фици- ент влияния | Вклады в суммарную неопреде- ленность | Относительный индекс, % |
Величина | - | 1 | ||||
Величина | - | 1 | ||||
Величина | - | 1 | ||||
Величина | - | - | - | 100% | ||
Примечание - См. формулу (6). | ||||||
Для отдельных членов в формулах (7), (9), (12) рекомендуется ввести дополнительные строки.
Бюджет для мультипликативной модели должен содержать строки и столбцы в соответствии с таблицей 2.
Таблица 2 - Сводная таблица для мультипликативной модели
Пара- метр | Значение параметра | Стандарт- ная неопреде- ленность | Распре- деление вероят- ностей | Относительная стандартная неопределенность | Относительный индекс, % |
Величина | - | ||||
Величина | - | ||||
Величина | - | ||||
Величина | - | ||||
... | Величина | ... | - | ... | ... |
Величина | - | ||||
Величина | - | 100% | |||
Примечание - См. формулу (15). | |||||
________________
Для отдельных членов в формулах (16), (17), (21) рекомендуется ввести дополнительные строки.
Документация по качеству должна содержать несколько таблиц для ряда значений, охватывающих весь диапазон давлений и вакуумметров, измеряемых в калибровочной лаборатории.
8.2 Сертификат о калибровке
В сертификате о калибровке необходимо указывать модель измеряемой величины или предоставлять разъяснение относительно измеряемой величины. Причина в том, что поправка и коэффициенты чувствительности можно легко спутать с их противоположностями, а погрешности показаний с их обратными величинами.
Для каждого установленного при калибровке значения
Достаточно одного значения неопределенности этой величины, например
Необходимо убедиться в том, что это единственное значение
Если заказчик и калибровочная лаборатория согласовали, что в перечне калибруемых точек всего диапазона для простоты необходимо указывать только одно значение неопределенности, то это значение должно представлять собой наибольшее возможное значение неопределенности в этом диапазоне.
Пользователю рекомендуется предоставлять сертификат о калибровке с формулой, с помощью которой он сможет вычислить давление на основании данных вакуумметра и данных, приведенных в сертификате о калибровке.
Числовое значение неопределенности измерений необходимо округлять до двух значащих цифр (не более). Числовое значение результата итогового измерения необходимо округлять до наименьшей значащей цифры в значении расширенной неопределенности, в которой выражается результат измерения.
Библиография
[1] | ISO 3567:2011 | Вакуумметры. Калибровка прямым сравнением с эталонным вакуумметром |
[2] | ISO/IEC Guide 98-3 | Неопределенность измерения. Часть 3: Руководство по выражению неопределенности в измерении (GUM:1995 Государственная система обеспечения единства измерений) |
[3] | ISO/IEC Guide 99-2007 | Международный словарь по метрологии. Основные и общие понятия и соответствующие термины (VIM) |
[4] | РМГ 29-2013 | Метрология. Основные термины и определения |
УДК 621:006:524 | МКС 23.160 | ОКП 36 4800 | MOD |
Ключевые слова: вакуумметр; неопределенность; поверка; модель; исходный эталон; погрешность, давление; сертификат |
Электронный текст документа
и сверен по:
, 2018