ГОСТ 34348-2017
Вакуумная техника. Вакуумметры. Оценивание неопределенностей результатов калибровки при непосредственном сличении с эталоном

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ

(МГС)

INTERSTATE COUNCIL FOR STANDARDIZATION, METROLOGY AND CERTIFICATION

(ISC)

ГОСТ

34348—

2017

(ISO 27893:2011)

Вакуумная техника ВАКУУММЕТРЫ

Оценивание неопределенностей результатов калибровки при непосредственном сличении

с эталоном

(ISO 27893:2011, MOD)

Издание официальное

Москва

Стандартинформ

2018

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. № 52)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97 Код страны по МК (ИСО 3166) 004-97 Сокращенное наименование национального органа по стандартизации Беларусь BY Госстандарт Республики Беларусь Киргизия KG Кыргызстандарт Россия RU Госстандарт Таджикистан TJ Таджикстандарт

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 16 октября 2018 г. № 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

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

6 Расчет неопределенности при мультипликативной модели

6.1 Суммарная неопределенность — Мультипликативная модель

Суммарную неопределенность в мультипликативной модели лучше всего выражать как относи-

^w(^ruuc)

тельную неопределенность-. и ее вычисляют по формуле

^гиис

где х_иис — показание калибруемого вакуумметра; p_std — значение давления исходного эталона;

X, — значения поправок в зависимости от метода и условий калибровки.

6.2 Составляющие неопределенности, обусловленные эталоном

Измерение давления исходным эталоном р_м при аддитивной модели и соответствующей суммарной неопределенности приводится в разделе 5.2.

Применяя формулу (3)

где х^ — скорректированные показания исходного эталона (давление, напряжение, сила тока и т. д ); r_8td — калибровочный коэффициент исходного эталона.

Скорректированные показания исходного эталона Хде вычисляют по формуле

^xsld ^{= x}ind,sld “ ^xoffs.std ⁺ ^^xdrft.sM ⁺ ^^xT.«d ⁺ ^els.sTd¹    ^    ⁷)

где x_indiSld — показания исходного эталона (давление, напряжение, сила тока и т. д.); ^xoffsstd ^{— С}Д^ВИГ нуля исходного эталона;

5x_drfl s,_d — дрейф показаний исходного эталона (в большинстве случаев 6x_{drft s1d} = 0);

5x_rsW — отклонение, обусловленное температурой в калибровочной лаборатории;

6x_e)s ^ — отклонение, обусловленное другими воздействиями, например наклоном калибруемого вакуумметра (в большинстве случаев 6x_e(99ld = 0).

Все величины в формулах (16) и (17) относятся к исходному эталону.

Стандартную неопределенность измерения показаний исходного эталона o(x_std) вычисляют по формуле

I    2    2    2    2

^(^х8м) = ^(^х'^.*м) ^+w(^xoffs.sid) H^drfi.sid) ^+w(S^xr.std) ♦‘'(Kte.std) .    (18)

где o(x_{ind std}) — неопределенность, возникающая в результате разброса измеренных значений, в том числе обусловленная преобразованием в цифровую форму, дисперсией разрешения и т. д.; ^u(^xoffsstd) — неопределенность, обусловленная сдвигом нуля исходного эталона; и(6х_агП s1d) — неопределенность, обусловленная дрейфом показаний исходного эталона или других систематических зависимостей; и{6х_Т9Ха) — составляющая неопределенности, возникающая в результате воздействия температуры в условиях калибровочной лаборатории; u(6^xelsstd) — другие составляющие неопределенности, которые так же связаны с элементом калибровки. например влияние температуры.

Калибровочный коэффициент исходного эталона г_м определяют из значения _5td. указанного в сертификате о калибровке и дополнительного допуска на долговременный дрейф 6r_t ^

^rstd ⁼ 'cert.std (1 ⁺ ^f.std)-    (1⁹)

Обычно Sr_{f std} = 0. но u(8r_{f std}) * 0.

tf(r_Md)

Неопределенность- вычисляют по формуле

^гм

vKtd) ₌

^rstd

6.3 Составляющие неопределенности, обусловленные калибруемым вакуумметром

Показания калибруемого вакуумметра х_иис в единицах давления вычисляют по формуле

^XUUC ^{= x}ind,UUC “ ^xoffs.UUC ⁺ ^^xdrft.UUC ⁺ ^els.UUC-    (²¹)

где x_{jnd иис} — показания калибруемого вакуумметра (давление, напряжение, сила тока и т. д.); ^хоп» иис — сдвиг нуля калибруемого вакуумметра;

6x_drft _иис — дрейф показаний калибруемого вакуумметра (в большинстве случаев 6x_{drft иис} = 0); 6x_els иис— отклонение, обусловленное другими воздействиями, например наклоном калибруемого вакуумметра (в большинстве случаев 6x_{els иис} = 0).

Все величины формулы (21) относятся к калибруемому вакуумметру.

Стандартную неопределенность измерения давления с помощью калибруемого вакуумметра и(х_иис) вычисляют по формуле

| 2 2 2 2 ^u(^xuuc)= V^u(^xmd,uuc) ^+ty(^x0f(8.uuc) ^+t/(S^xdrH.UUc) ^+u(^Sxels,UUc) •    (22)

где w(x_{ind uuc}) — неопределенность, возникающая в результате разброса измеренных значений калибруемого вакуумметра, в том числе вследствие преобразования в цифровую форму, дисперсии разрешения и т. д.; t/(^xoffg _иис) — неопределенность, обусловленная сдвигом нуля калибруемого вакуумметра; u(6^xdrftuuc) — неопределенность, обусловленная дрейфом показаний или других систематических зависимостей, например вследствие частой зависимости вязкостного вакуумметра с вращающимся шариком;

u(6^xei_s иис)^— Другие составляющие неопределенности, которые также связаны с элементом калибровки. например влияние температуры.

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 «(x,_nd.uuc) вычисляют по формуле

^u(^x«d.uuc) ^{= и}(^хгер.иис)'    (²³)

где u(x_{fep иис}) — воспроизводимость (стандартное отклонение) значений измерения для одной точки давления.

6.4 Составляющие неопределенности, обусловленные методами и условиями калибровки

6.4.1    Поправочные коэффициенты X, определяют в зависимости от метода калибровки (например. соотношение давлений между фланцами) или условий калибровки (например, тока эмиссии ионизационного вакуумметра). Последние значения может указывать изготовитель (часто номинальные значения) или X, измеряют во время калибровки.

Целесообразно различать неопределенности Х₍ для различных случаев.

6.4.2    Поправочные коэффициенты X, для г, обусловленные методом калибровки, могут быть результатом таких факторов, как;

a)    разные температуры на соединительных фланцах;

b)    разное давление на соединительных фланцах вследствие перепадов высот, десорбции, не-герметичности. 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 X_t для условий измерения указывает изготовитель (например, номинальное значение тока эмиссии), то неопределенность и(Х) тоже следует указывать, но если такой информации нет, то ее расчет проводят на основе всей доступной информации о возможной вариабельности.

В зависимости от условий калибровки неопределенность а(Х₍) во время измерения обычно вычисляют по формуле

«(*,)=    ⁺"(^X/.cal)^2    +    +    +«(*,.rtf .    (24)

где u(X,__jnd) — неопределенность, возникающая в результате разброса измеренных значений Х_г в том числе вследствие преобразования в цифровую форму, дисперсии разрешения и т. д.. например в случае эмиссии тока — стандартное отклонение тока; и(Х, ^ — неопределенность Х^. в соответствии с сертификатом о калибровке и другими факторами. такими как долговременная нестабильность средства измерения Х_г например в случае эмиссии тока — неопределенность амперметра; u(X_t offs) — неопределенность, обусловленная сдвигом нуля средства измерения Х_г например неопределенность амперметра при измерении тока эмиссии; ^и(Х, dr«) — неопределенность, обусловленная дрейфом показаний средства измерения Х_г или других систематических зависимостей, например контроля отклонения тока эмиссии; u(X_)els) — другие составляющие неопределенности, которые также связаны с элементом калибровки. например влияние температуры.

Примечание — Если Х, = О"¹ (например, О = /_в, ток эмиссии ионизационных вакуумметров), относительную неопределенность вычисляют по формуле

“(К) ^ЦМ «£)

X, Q¹ О Последнее соотношение легче рассчитать.

6.5    Коэффициент охвата

Расширенную неопределенность С/(Лр) вычисляют по формуле

U (Др ) = к и(Др).    (25)

где к — коэффициент охвата;

щлр) — стандартная неопределенность.

Коэффициент охвата выбирают на основании степени доверия (уровня доверия), необходимой для применения, к выбирают в диапазоне от 2 (уровень доверия приблизительно 95 %) до 3 (уровень доверия приблизительно 99 %).

Если между заказчиком и калибровочной лабораторией не согласовано иное, то к = 2.

7 Комбинирование аддитивной и мультипликативной модели для погрешности показаний

Относительную погрешность показаний е вычисляют по формуле (4). по которой можно вычислить неопределенность и(е) (2)

«О=j^f₊(-ЩЦ (26)

Pstd + SPmVl PUUC ) V Pstd ⁺ &Pm )    \    Pstd    ⁺    ^Pm )

^u(Pstd)- ^w(Puuc) ^{и u}(^Pm) вычисляют в соответствии с разделами 5.2. 5.3, 5.4 соответственно.

Если р_м необходимо вычислить по формуле (3). то вычисляют по формуле (16).

Если ър_т = 0 (формула (5)1. то Щбр^ * 0.

Если 6р_т = 0 [формула (5)]. то и(6р_т) = 0.

₍₂₈₎

Pstd    Pi.JUC    ) \ Pstd    )

Если 0,95 < Puuc^Pstd ^< ^ >05. то рекомендуется округлить Р^Р^ " 1. поскольку значения неопределенности приводят только в виде двух цифр.

Примечание — Неопределенность и(в), как и сама е. являются относительными величинами, для которых р_м (а не Риис) выступает в качестве опорного значения

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 Зна чение параме тра Стандартная неопределенность Распре деление вероятно стей Коэф фициент влияния Вклады в суммарную неопределенность Относительный индекс. % PUUC Величина °<Ри ис) -3 1 ШРццс) ИРцисМДр))2 х 100 d Величина “(Рам) _а 1 “(Р* d) [и(РмМШ? х 100 «Рт Величина <4«Pm) -а 1 °<«Рт> X 100 \р Величина — — — ЩАр) 100% Примечание — См формулу(6) а Распределение вероятностей (нормальное, прямоугольное, треугольное и т п.) зависит от частного случая и определено в (2).

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 Стан дартная неопреде ленность Распре деление вероятно стей Относительная стандартная неопределен ность Относительный индекс, % хиис Величина 4W —• °(*иисУ*иис Qu<xuuc)/xuuc)Hu<ruuc)/ruucI}2 х 100 Р'М Величина o(Psm) _а и(РмУР»л flu(psld УРмШгцисУГиисЪ2 х 100 *1 Величина ЦХ,) -а w(x,yx, {МХ^И^шсУГиис!}2 х 100 Х2 Величина ЩХ2) -а u(x2yx2 flo(X2yX2KIo(ruucyruuc]}2 х 100 Величина

Окончание таблицы 2

Пара метр Значение параметра Стан дартная неопреде ленность Распре деление вероятно стей Относительная стандартная неопределен ность Относительный индекс. % *» Величина **п) _а 1/(Х2уХ2 тх2ух2тгцис)'гшcD2 х loo __ Величина «('иис) — _**гиисУгиис_ 100% Примечание — См формулу(15). а Распределение вероятностей (нормальное, прямоугольное, треугольное и т п.) зависит от частного случая и определено в [2]

Для отдельных членов в формулах (16). (17). (21) рекомендуется ввести дополнительные строки.

Документация по качеству должна содержать несколько таблиц для ряда значений, охватываю-щих 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 Др, г или е необходимо указывать соответствующую расширенную неопределенность U в соответствии с (1). В тех случаях, когда измеряемая величина у(Др. гили е) и ее неопределенность не зависят существенно от величины давления, необходимо указывать их средние значения для более широкого диапазона давлений.

Достаточно одного значения неопределенности этой величины, например [у ± U(y)].

Необходимо убедиться в том. что это единственное значение U[y) учитывает разброс результатов у, в рассматриваемом диапазоне. Это значит, что 95 % измеренных значений у при к = 2 должны находиться в пределах U.

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/1EC Guide 98-3 Неопределенность измерения Часть 3 Руководство по выражению неопределен

ности в измерении (GUM 1995 Государственная система обеспечения единства измерений)

[3]    ISO/1EC Guide 99-2007 Международный словарь по метрологии Основные и общие понятия и соответству

ющие термины (VIM)

[4]    РМГ 29-2013    Метрология Основные термины и определения

УДК 621:006:524    МКС 23.160 ОКП 36    4800

Ключевые слова: вакуумметр; неопределенность: поверка; модель; исходный эталон; погрешность, давление; сертификат

БЗ 11—2017/249

Редактор РГ Гэвердовсквя Технический редактор В Н Прусакова Корректор МВ Бучная Компьютерная верстка Е О Аствшина

Сдано в набор 17 1 0 2018 Подписано в печать 25 10 2018    Формат 60 «84V_e.    Гарнитура Ариал

Уел печ л. 1.86 Уч-иад л. 1.68.

Подготовлено на основе электронной версии, предоставленной разработчиком стандарта

Создано в единичном исполнении ФГУП «СТАНДАРТИНФОРМ» для комплектования Федерального информационного фонда стандартов. 117418 Москва. Нахимовский пр-т. д. 31. к. 2. www.gostnfo.ru info@gostinfo ru

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)

© ISO, 2011 — Все права сохраняются ©Стандартинформ, оформление, 2018

В Российской Федерации настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

Содержание

1    Область применения....................................................................................................................................1

2    Термины и определения...............................................................................................................................1

3    Условные обозначения.................................................................................................................................2

4    Базовая концепция и модель.......................................................................................................................3

5    Расчет неопределенности при аддитивной модели..................................................................................4

6    Расчет неопределенности при мультипликативной модели.....................................................................7

7    Комбинирование аддитивной и мультипликативной модели для погрешности показаний....................9

8    Представление неопределенностей.........................................................................................................10

Библиография................................................................................................................................................12

ГОСТ 34348-2017 (ISO 27893:2011)

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

Дата введения — 2019—03—01

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:

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].

* В Российской Федерации действует ГОСТ Р 54500 3—2011/Руководство ИСО/МЭК 98-3 2008

Издание официальное

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

3 Условные обозначения

UUC — калибруемый вакуумметр: е — относительная погрешность;

p^iuc — показание давления калибруемого вакуумметра с поправкой на известное отклонение, Па; p_{ind иис} — показание давления калибруемого устройства без поправки на известное отклонение. Па: p„_d— показание эталона с поправкой на известное отклонение, Па:

Pmdstd — показание давления исходного эталона без поправки на известное отклонение, Па, ^гиис — величина (калибровочный коэффициент), определяемая при калибровке в условиях мультипликативной модели:

г_м — величина (калибровочный коэффициент), определяемая при калибровке эталона; и — стандартная неопределенность;

U— расширенная неопределенность:

Хццс — показания калибруемого вакуумметра;

х^ — скорректированное показание исходного эталона;

х, — оценка входных величин и поправок;

X, — входные величины и поправки метода калибровки или условий измерения;

Ар — абсолютная погрешность, Па;

бр, — отклонение давления, Па;

— отклонение в х;

бр_т— поправочный коэффициент;

о_еЯ — эффективный коэффициент согласования вращающегося шарика вязкостного вакуумметра,

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 (UUC). Это сокращенно называют значением давления калибровки. Часто скорректированное показание исходного эталона идентично точному измерению давления и применимо ко всем каналам калибруемого вакуумметра.

Значение давления калибровки может использоваться для определения абсолютной погрешности Лр калибруемого вакуумметра. В этом случае аддитивная модель дает адекватное описание измерения.

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 p_ind и истинным значением давления калибровки, выраженным в соответствии с международной системой единиц физических величин, принимается в качестве измеряемой величины др. Давление калибровки устанавливается значением давления исходного эталона p_s(d и поправочным коэффициентом бр_т, в зависимости от метода калибровки, с учетом таких факторов, как коррекция высоты, тепловая транспирация и неравномерность распределения давления. Таким образом, общую аддитивную модель вычисляют по формуле

^ = Puuc“(P*d ^{+ 5}Pm)-

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 х_иис и значения давления исходного эталона р_м принимаются в качестве измеряемой величины г_иис. Общую мультипликативную модель вычисляют по формуле

(2)

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. х_иис может быть выражен любой приемлемой

где Рт.м ~ показание исходного эталона:

p_offs д,_й — сдвиг нуля исходного эталона (без учета дрейфа показаний);

6p_{drft std} — дрейф показаний исходного эталона (в большинстве случаев. 6p_drft g,_d = 0);

6рсз| _Й(1 — поправка в соответствии с сертификатом о калибровке исходного эталона;

бp_fstd — отклонение, обусловленное долговременной нестабильностью (в большинстве случаев. ⁼

6p_rstd — отклонение, обусловленное температурой в калибровочной лаборатории;

6p_e|_SStd — отклонение, обусловленное другими воздействиями, например, наклоном калибруемого вакуумметра (в большинстве случаев. 6p_etestd = 0).

Все величины формулы (7) относятся к исходному эталону.

Примечание — Если сдвиг нуля компенсируется в самом исходном эталоне, то p_{offs sld} = 0.

Стандартную неопределенность измерения давления калибровки исходного эталона и(р_л£ вычисляют по формуле

где u(p_{ind std}) — неопределенность, возникающая в результате разброса измеренных значений, в том числе вследствие преобразования в цифровую форму, дисперсии разрешения и т.д.; a(p_0lTss,_d) — неопределенность, обусловленная сдвигом нуля [без учета дрейфа показаний ^u(^SPdrft,std))-

u(6p_drfl 5,_d) — неопределенность, обусловленная дрейфом показаний калибровки или других систематических зависимостей, например частотной зависимости вакуумметра с вращающимся шариком;

иОДа, _йй) — неопределенность исходного эталона в соответствии с сертификатом о калибровке; u(bp_tM) — составляющая неопределенности, возникающая в результате долговременной нестабильности;

и(Ьрт_М) — составляющая неопределенности, возникающая в результате воздействия температуры в условиях калибровочной лаборатории; u(6p_elssJd) — неопределенность, возникающая в результате конкретных условий в калибровочной лаборатории, например различные положения при установке встраиваемых приборов Для p_ind м вакуумметра, которое не было получено в результате повторных наблюдений, расчет a(p_lfXjsW) проводят на основе всей доступной информации о возможной вариативности (включая составляющую неопределенности, возникающую вследствие преобразования в цифровую форму, воспроизводимости и т. д.)

Если температура калибровки отличается от температуры, указанной в сертификате о калибровке исходного эталона, то необходимо учитывать u(6p_rstd).

5.3 Составляющие неопределенности, обусловленные калибруемым вакуумметром

Давление, измеряемое калибруемым вакуумметром р_иис, вычисляют по формуле

Аиис ⁼ And.UUC ” Poffs.UUC ⁺ ^rft.UUC ^{+ 5}Pels,UUC • где Pnd иис — показание давления калибруемого вакуумметра;

Poffs иис — сдвиг нуля калибруемого вакуумметра; бp_{drft иис} —дрейф показаний (в большинстве случаев бp_{drft иис} = 0);

бр_е)$ иис ^— отклонение, обусловленное другими воздействиями, например наклоном калибруемого вакуумметра (в большинстве случаев бр_{е19 иис}= 0).

Стандартную неопределенность измерения давления с помощью калибруемого вакуумметра и(р_иис) вычисляют по формуле

2 '2 2 2 ^u(AjUc)= V^W(And.UUc) ^+u(p0ffs.uuc) ^+t;(⁵Pdrft.UUc) ^+w(⁵Pef s.UUc) • OP)

где u(p_{ind иис}) — неопределенность, возникающая в результате разброса измеренных значений калибруемого вакуумметра, в том числе вследствие преобразования в цифровую форму, дисперсии разрешения и т. д.; u(p_offs иис)^— неопределенность, обусловленная сдвигом нуля калибруемого вакуумметра (без учета дрейфа показаний);

u(6p_{drft иис}) — неопределенность, обусловленная дрейфом показаний калибруемого вакуумметра или других систематических зависимостей; u(6p_e)s иис) — Другие составляющие неопределенности, которые также связаны с элементом калибровки. например влияние температуры.

Для p_{ind иис} калибруемого вакуумметра, которое не было получено в результате повторных наблюдений, расчет u{p_ind иис) проводят, используя всю доступную информацию о возможной вариативности (включая составляющую неопределенности, возникающую вследствие преобразования в цифровую форму, воспроизводимости 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 объекта калибровки u(p_in<j.uuc) вычисляют по формуле

°(fWuuc) ^{= и}(Ргер,иис) •    (¹¹)

где u(P_fep иис) — воспроизводимость (стандартное отклонение) не менее чем из трех значений измерений. определенных для одной точки давления, или в более широком диапазоне.

5.4    Составляющие неопределенности, обусловленные методами и условиями калибровки

Сумму отклонений давлений, обусловленную методом калибровки бр_т. вычисляют по формуле

⁵Pm ^{= S}Pr.m ^{+ 5}Pcf.m ^{+ 8}Pf.m-    <¹²>

где бр_Тт — отклонение давления, вызванное разными температурами на соединительных фланцах; 6p_cfm — отклонение давления на соединительных фланцах вследствие перепадов высот, десорбции, негерметичности. режима течения газа, быстроты откачки, например в случае магниторазрядных вакуумметров с холодным катодом; бp_tm — отклонения, обусловленные методом измерения, например изменения давления, связанные со временем, когда показания исходного эталона и объекта калибровки считываются не одновременно.

Стандартную неопределенность метода калибровки и(брт) вычисляют по формуле

u(bPm) = ^(SpT-.m)² + “(⁸Pd.m)² + u(6p_lmf .    (13)

где u(Sp_Tm) — составляющая неопределенности отклонений давлений на соединительных фланцах вследствие разницы температур; i/(6p_cfm) — составляющая неопределенности отклонений давлений на соединительных фланцах вследствие десорбции, негерметичности. режима течения газа, быстроты откачки; u(6p_fm) — составляющая неопределенности, обусловленная методом измерения.

5.5    Коэффициент охвата

Расширенную неопределенность 1/(Др) вычисляют по формуле

U (Др) = к и{Ар),    (14)

где к — коэффициент охвата;

тЛР) — стандартная неопределенность.

Коэффициент охвата выбирают на основании степени доверия, необходимой для применения, к выбирают в диапазоне от 2 (уровень доверия приблизительно 95 %) до 3 (уровень доверия приблизительно 99 %).

Если между заказчиком и калибровочной лабораторией не указано иное, то к = 2.