Природа процессов метрологического старения средств измерений, страница 5

В таком виде прибор использовался в обычной лабораторной практике и по истечении каждого полного календарного года подвергался проверке. В результате проверок за 5 лет эксплуатации были получены данные, представлены на рис. 2-2.

При поверке нового прибора (кривая t=0 на рис. 2-2) его систематическая погрешность практически отсутствовала, а ширина полосы погрешностей не превосходила значений +-0,09%. Абсолютный запас погрешности относительно нормируемого предела +-0,5% составлял Y_зО=0,5-0,09=0,41%, т.е. относительный запас нормируемой погрешности по сравнению с фактической был пятикратным.

При поверке в возрасте t=1 год ширина полосы погрешностей уменьшилась от +-0,09 до +- 0,06%, т.е. за год эксплуатации случайная погрешность снизилась в 1,5 раза, но положение полосы сместилось и абсолютный запас погрешности снизился с Y_зО=0,41% до Y_з1=0,34%, т.е. вместо пятикратного относительный запас стал лишь трехкратным. В возрасте 2, 4 и 5 лет ширина полосы случайных погрешностей практически оставалась постоянной и равной +-0,07%. Но ее положение продолжало изменяться, запас погрешности падал, соответственно, до Y_з2=0,27% (двукратный), Y_з4=0,07% (запас 1,2 раза) и, наконец, при возрасте прибора, равном пять лет, погрешность на отметке 140 делений превысила нормируемое значение.

Этот эксперимент показал, что неизменность при эксплуатации прибора случайной составляющей его погрешности, определяющей ширину полосы погрешностей, подтверждается. Старение же приборов происходит вследствие монотонного изменения их чувствительности, т.е. непрерывного накопления прогрессирующих погрешностей, приводящих к смещению и повороту положения полосы погрешностей относительно нормируемых границ (см. рис. 1-3 и 2-2).

Но одновременно с этим эксперимент показал большую трудность как накопления, так и удобной для анализа интерпретации фактических данных, характеризующих процесс долговременной динамики погрешностей СИ. Именно трудностью интерпретации этих данных можно объяснить отсутствие до сих пор простой математической модели, описывающей долговременную динамику погрешностей СИ.

В связи с этим была предпринята попытка рассмотреть процесс изменения погрешностей приборов, представленный на рис. 1-3 и 2-2 и состоящий в повороте полосы погрешностей СИ внутри нормируемых границ, в несколько ином виде.

Представим себе, что мы заранее не знаем, на какой отметке шкалы погрешность СИ может превысить нормируемый предел. Действительно, на кривой для t=5 лет (рис.2-2) этого превышения можно ожидать и на 100-й и на 140-й отметках. Будем считать траекторию изменения погрешности на каждой отметке (10-, 20-, …, 50-й и т.д.) самостоятельной реализации данного случайного процесса и изобразим все эти траектории в функции времени t на общем графике.

Для прибора М105 по точкам, нанесенным на рис.2-2, при изложенной трактовке представления данных для 10-, 30-, 50-, 80-, 120-, 140- и 150-й отметок шкалы получаются траектории возрастания погрешности, показанные на рис. 2-3, а, где у конца каждой из траекторий указано значение соответствующей отметки шкалы.

Аналогичный пучок траекторий может быть построен для любого СИ. Так, на рис. 2-3, б подобным образом представлено изменение во времени погрешности в различных точках диапазона, полученное при поверках за семь лет одного из каналов (№310) большой ИИС, имевшей около 2000 каналов. В первый год эксплуатации погрешность канала находилась в пределах +- 0,3% при нормированном пределе Y_кл=1%, т.е. запас был более трехкратного. После трех лет работы погрешность канала достигла 0,5%, т.е. запас сократился до двукратного. При t=7 лет абсолютный запас составлял лишь Y_з7=0,1%, т.е. при дальнейшей эксплуатации запас, по-видимому, вскоре будет исчерпан.