Спосіб визначення часу наробітку на метрологічну відмову засобу вимірювання

1. Спосіб визначення часу наробітку на метрологічну відмову засобу вимірювання, що полягає у попередньому прогнозуванні значення часу Тнвп наробітку на метрологічну відмову при заданих рівнянні вимірювання, рівнянні похибки і функції щільності розподілу у часі нормованої абсолютної, приведеної або відносної похибки засобу вимірювання, з моменту часу експлуатації tх0 ({txi} при і=0 = {tx0}) до часу tx+т ({Тнвп} = {tx+т}-{tx0}) наробітку на метрологічну відмову, багатократному вимірюванні нормованої за значенням фізичної величини х0 у момент часу tx0 проведення метрологічною службою підконтрольної повірки або введення засобу вимірювання в експлуатацію, статистичній обробці отриманих результатів, визначенні та запам'ятовуванні середнього значення та знака відносної похибки x0 при заданому значенні довірчої ймовірності P, визначенні та встановленні нормованих значень верхньої та нижньої довірчих границь +нд і –нд смуги невизначеності значень відносної похибки вимірювання фізичної величини хі досліджуваним засобом вимірювання з наступним визначенням дійсного значення інтервалу часу наробітку на метрологічну відмову за апріорі визначеними рівняннями вимірювань, який відрізняється тим, що як функцію, що пов'язує між собою метрологічні характеристики та параметри метрологічної надійності засобу вимірювання, вибирають функцію Кондратова-Вейбулла, яка являє собою функцію щільності розподілу у часі відносної похибки результату вимірювання нормованої за значенням фізичної величини х0 і описується рівнянням

, де

S=е.(нд-х0)=е.нд.(1-х0/нд)=е.нд.(1-1/kмз) - чутливість функції до метрологічних характеристик засобу вимірювання певного типу;

е - дійсне число Ейлера (е = 2,71828182...);

х0= - зміщення функції щільності, що являє собою середню за значенням відносну похибку результату багатократних вимірювань нормованої за значенням фізичної величини х0 у момент часу tx0;

нд - нормована за значенням довірча границя відносної похибки результату вимірювання;

kмз - коефіцієнт метрологічного запасу;

tx - поточний календарний час у роках;

Тнв - час наробітку на відмову у роках,

kф - коефіцієнт параметра форми;

 = 1,

з притаманними тільки для даного типу засобу вимірювання параметрами х0 і нд, нормовану за значенням фізичну величину х0 вибирають за результатами розрахунків за рівнянням похибки або за результатами експерименту такою, щоб відносне середнє квадратичне відхилення результату вимірювання було максимальним, після визначення значення та знака відносної похибки вимірювання х0 та значення коефіцієнта метрологічного запасу kмз, додатково визначають верхню () і нижню () смуги невизначеності відносної похибки х0 на момент часу tx0 при заданому значенні коефіцієнта запасу kз0 (1<kз0£1,42), визначають або задають момент часу tx1 першої повірки, у визначений момент часу tx1 здійснюють першу заплановану повірку засобу вимірювання на метрологічну надійність, знову багатократно вимірюють нормовану за значенням фізичну величину х0, отримані результати статистично оброблюють, визначають та запам'ятовують значення та знак відносної похибки x1, верхню () і нижню () смуги невизначеності результату вимірювання при заданих значеннях довірчої ймовірності Р і коефіцієнта запасу kз1 (1<kз1£1,42), при прогнозованих значеннях часу наробітку на відмову Tнвп у роках та коефіцієнта форми kфп1 визначають можливе розрахункове значення і знак відносної похибки, яка б мала місце у момент часу tx1, за рівнянням

, де

=1,

визначають і запам'ятовують знак і різницю  розрахункових і практично отриманих відносних похибок вимірювання за рівнянням

,

при заданому прогнозованому значенні коефіцієнта форми kфп1 на момент календарного часу tx1, уточнюють значення часу наробітку на відмову, знак та положення функції розподілу x(tx) Кондратова-Вейбулла шляхом зміни часу наробітку на відмову до значення Тнв1, при якому значення різниці  відносних похибок вимірювання стане рівним нулю, що має місце при

,

отримане значення першого часу Тнв1 наробітку на відмову запам’ятовують, визначають момент часу tx2 другої поточної повірки з похибками ,  за рівняннями

 та ,

у визначений момент часу tx2 знову багатократно вимірюють нормовану за значенням фізичну величину х0, отримані результати статистично оброблюють, визначають та запам’ятовують отримане середнє значення та знак відносної похибки х2, верхню () і нижню () смуги невизначеності результату вимірювання при заданих значеннях довірчої ймовірності Р і коефіцієнта запасу kз2 (1<kз21,42), у той же час tх2 визначають та запам’ятовують можливе розрахункове або прогнозоване значення та знак відносної похибки за рівнянням

, де

Тнв1 - час наробітку на метрологічну відмову у роках, отриманий при попередній повірці;

kфп1 - коефіцієнт форми;

 = 1,

отримані розрахункові значення та знак відносних похибок т2(tx2) порівнюють з практично отриманим середнім значенням відносної похибки (tx2), визначають та запам’ятовують абсолютне значення та знак різниці  відносних похибок вимірювання, з урахуванням знаків різниць хт1 і хт2, змінюють почергово значення коефіцієнта форми kфп1 та часу наробітки на відмову Тнв1 до найбільш ймовірних числових значень  та , при яких значення різниць хт1 і хт2 стануть рівними нулю в межах заданих значень похибок ± і ±, тобто  і , при досягненні рівності нулю другої різниці хт2 при незмінному значенні , перевіряють виконання умови рівності нулю першої різниці хт1, при її невиконанні (хт10) змінюють значення коефіцієнта форми  до найбільш ймовірного дійсного значення kфд2 , при якому значення першої різниці стане рівним нулю, визначають та запам’ятовують найбільш ймовірне дійсне значення часу Tнв2 (tx2) ({Tнв2(tx2)}={Tнв1}±{Tнв2}) наробітку на відмову на момент часу tх2 ({tх2}={tx1}+{tп2}) за отриманим у неявному вигляді рівнянням вимірювань

, де ;

x2 - поточна відносна похибка вимірювання нормованої за значенням фізичної величини х0 у момент часу tx2,

верхню допустиму границю Tвдг (tx2) ({Tвдг (tx2)}={Tнв1}±{Тнв2}+{}) смуги невизначеності значень часу наробітку на метрологічну відмову, з урахуванням абсолютних похибок , kф2в, , і  визначення часу наробітку на метрологічну відмову, коефіцієнта форми, момента часу проведення другої повірки і верхньої границі смуги невизначеності відносної похибки х0, визначають за рівнянням

,

нижню допустиму границю Tндг(tx2) ({Tндг(tx2)}={Tнв1}±{Тнв2}+{}) смуги невизначеності, з урахуванням абсолютних похибок , ,  і  визначення часу наробітку на відмову, коефіцієнта форми, моменту часу проведення другої повірки і нижньої границі смуги невизначеності відносної похибки х0, визначають за рівнянням

,

визначають смугу невизначеності  значень часу наробітку на метрологічну відмову і прирости  і  до верхньої і нижньої довірчих границь смуги невизначеності, у наступні k-ті моменти часу визначають і запам’ятовують значення та знаки приростів x10, x20 i x21 відносних похибок вимірювання, що отримані у моменти часу tx0, tx1, і tx2, при знаках приростів +x10, +x20, +x21 за умовою, що x20x10,  +x10, +x20, -x21 за умовою, що x20x10, -x10, +x20, +x21 за умовою, що x21|-x10|, причому у двох останніх випадках враховують тільки похибки  і , похибку  вважають промахом, знак змінної складової функції розподілу Кондратова-Вейбулла не змінюють, при -x10, -x20, -x21 за умовою, що , при -x10, -x20, +x21 за умовою, що  та при +x10, -x20, -x21 за умовою, що , причому у двох останніх випадках враховують тільки похибки  і , похибку  вважають промахом, знак змінної складової функції розподілу Кондратова-Вейбулла змінюють на протилежний у наступні моменти tx(i-1) і txi календарного часу здійснення повірок засобу вимірювання, аналогічним чином визначають найбільш ймовірні дійсні значення часу наробітку на відмову та коефіцієнта форми, верхню і нижню допустимі границі смуг невизначеності їх значень, причому за основу вибирають результати багатократних вимірювань нормованої за значенням фізичної величини x0 у визначені моменти часу tх0 та tx(i-1) і txi,тобто перше та два останні значення відносної похибки вимірювання, запам’ятовують отримані під час кожної повірки значення параметрів Тнві (tхі), Tнвві (tхі), Tнвні (tхі), ,  і  при і = 0,...,n, визначають середні статистичні значення часу  наробітку на відмову і коефіцієнта форми  , їх середні квадратичні відхилення  і ,  i  визначають і запам’ятовують значення верхньої () і нижньої () смуг невизначеності результатів вимірювання часу наробітку на відмову  і , значення верхньої () і нижньої () смуг невизначеності коефіцієнта форми = і =, при заданому значенні відносної похибки х0 і отриманих середніх значеннях часу  наробітку на відмову та коефіцієнта форми , будують базовий для даного типу засобів вимірювання графік та границі невизначеності прогнозної функції розподілу відносної похибки результату багатократних вимірювань фізичної величини х0 у моменти часу txi повірок, отримані показники метрологічної надійності є найбільш ймовірними і їх використовують як базові або прогнозні для засобів вимірювання даного типу, при досягненні у момент часу txn n-ої повірки відмови на першу метрологічну відмову при х(txn=Tнв)=нд, здійснюють метрологічний ремонт та калібрування засобу вимірювання або переводять його у наступний, більший за значенням похибки, клас точності.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що при отриманні в n-1-й момент часу повірки i=n-1 такого значення відносної похибки x(n-1) результату вимірювання нормованої за значенням фізичної величини х0, при якому графік прогнозної функції вказує на можливість метрологічної відмови через інтервал часу, то менший інтервалу часу  між повірками, тобто ({tхнв}-{tпі})<{tпі}, ділять інтервал часу tпі поквартально або помісячно, за отриманими значеннями інтервалів часу  між повірками аналогічним чином визначають інтервали часу наробітку на метрологічну відмову засобу вимірювання включно до моменту часу  здійснення повірки, при якій графік прогнозної функції та отримані результати вказують на можливість метрологічної відмови протягом кварталу або місяця, при необхідності ітераційний процес ділення інтервалів часу між повірками повторюють до отримання необхідної точності визначення інтервалу часу наробітку на метрологічну відмову засобу вимірювання, якщо у заключний період визначення метрологічного ресурсу при проведенні двох поточних повірок отримані значення відносної похибки протилежного від попередніх повірок знака і встановлено, що має місце відхилення і зменшення відносної похибки вимірювання ± від граничного рівня + або -, тобто , змінюють початкове значення відносної похибки  на + або -, змінюють на протилежний знак чутливості функції щільності розподілу, визначають її параметри та будують графік часу наробітку на відмову при двох останніх значеннях відносних похибок, процес подальшого визначення часу наробітку на відмову та інших параметрів метрологічної надійності засобу вимірювання аналогічним чином повторюють.