Ишлаб чиқаришнинг метрологик таъминоти мундарижа

6.5. Ўлчаш воситаларининг метрологик ишончлилиги
Ўлчаш воситаси сифатининг уни ишга қобилиятли ҳолатда ушлаб туриш учун зарур бўладиган асосий кўрсаткичларидан бири ишончлилик бўлиб ҳисобланади. Ишончлилик – бу объектнинг қўллаш шарт-шароитлари, техник хизмат кўрсатиш, таъмирлашлар, сақлаш ва ташишда берилган режимдарда талаб қилинадиган функцияларни бажара олиш қобилиятини тавсифлайдиган барча параметрларни вақт ўтиши билан белгиланган қийматлар доирасида сақлай олиш хусусиятидир. Ишончлилик назариясида “объект” деганда маълум бир мақсадли мўлжалланишга эга бўлган предмет, масалан, ўлчаш тизими ва унинг элементлари, ўлчаш воситаси ва унинг элементлари тушунилади. Ишончлилик техниканинг ҳамма турлари учун бир хил бўлиши мумкин эмас. У ҳар доим, айниқса ишончлилик кўрсаткичларининг сонли қийматлари бўйича, конкрет бўлади.
Ўлчаш воситалари учун метрологик ишончлилик – маълум бир режимлар ва эксплуатация қилиш шарт-шароитларида маълум бир вақт давомида ўрнатилган метрологик тавсифларни сақлай олиш қобилияти айниқса муҳим бўлиб ҳисобланади.
Ишончлилик назариясининг асосий тушунчаси ишдан чиқиш бўлиб ҳисобланади. Ўлчаш воситаларининг ишдан чиқиши нометрологик ва метрологик ишдан чиқишларга бўлинади [16].
Ўлчаш воситасининг нометрологик ишдан чиқиши деб ўлчаш воситасининг метрологик тавсифларининг ўзгариши билан боғланмайдиган сабаблар билан шартланадиган ишдан чиқишга айтилади. Бундай ишдан чиқишлар, қоидага кўра, ўлчаш воситасини конструкциялаш, тайёрлаш ёки эксплуатация қилиш шарт-шароитларини белгилашдаги хатоларнинг оқибати бўлиб ҳисобланади, асосан яққол характерга эга бўлади ва ўлчаш воситасини қиёсламасдан туриб аниқланиши мумкин. Бунга, масалан, тишли ғилдиракларнинг кинематик аниқлигини ўлчайдиган приборнинг электродвигателининг ишдан чиқиши мисол бўла олади.
Метрологик ишдан чиқиш – бу ўлчаш воситасининг унинг фаолият кўрсатиши сақланадиган, бироқ метрологик тавсифлари ўрнатилган чегаралардан ташқарига чиқадиган ишдан чиқишидир. Масалан, 1 аниқлик классидаги МК-25 силлиқ микрометрнинг хатолиги ∆_ўв = 0,003 мм ни ташкил қилса, яъни ушбу ускуна билан ўлчашнинг ∆_lim= 0,002 мм энг чекка хатолигидан ошиқ бўлса, у ҳолда бу метрологик ишдан чиқиш рўй берганлигини билдиради ва микрометр ўрнатилган аниқлик классига мос келмайди.
Ишончлилик назариясида ишдан чиқиш – бу объектнинг ишга қобилиятли ҳолатининг бузилишидан иборат бўладиган ҳодисадир. Ўлчаш воситасининг ишга қобилиятли ҳолати – бу унинг барча метрологик тавсифлари меъёрланган қийматларга мос келадиган ҳолатдир. Мураккаб ўлчаш воситалари ва ўлчаш тизимлари учун уларни оралиқ ҳолатларга ажратиш қабул қилинган, масалан, энг чекка ҳолат. Энг чекка ҳолат – бу ўлчаш воситасининг уни кейинчалик мўлжалланиш бўйича қўллашга йўл қўйиб бўлмайдиган ёки мақсадга мувофиқ бўлмайдиган ҳолатидир. Қоидага кўра, ўлчаш воситасининг энг чекка ҳолатга ўтиши ишдан чиқиш вужудга келишидан олдин содир бўлади. Ўлчаш воситасининг, масалан, ҳаракатчан узеллар ва йўналтирувчилар билан жиҳозланган ўлчаш воситасининг энг чекка ҳолатининг типик критерийси бу элементларнинг унга етиб боргандан кейин метрологик ишдан чиқиш рўй бериши мумкин бўлган энг чекка даражагача ейилиши бўлиб ҳисобланади. Энг чекка ҳолатнинг критерийси бўлиб ўлчаш воситасига техник хизмат кўрсатиш ва уни таъмирлашга кетадиган харажатларнинг белгиланган даражадан ортиши ҳам хизмат қилиши мумкин, бу уни кейинчалик эксплуатация қилишнинг мақсадга мувофиқ бўлиш-бўлмаслигини белгилайди.
Метрологик ишдан чиқишлар эксплуатация қилиш вақти билан боғланади ва вужудга келишнинг қонуниятлилиги ҳамда башорат қилиш мумкинлиги бўйича тўсатдан ишдан чиқишлар ва аста-секин ишдан чиқишларга бўлинади.
Тўсатдан ишдан чиқишлар кутилмаганда вужудга келади ва ўлчаш воситаларининг битта ёки бир нечта метрологик тавсифининг сапчиб ўзгаришида намоён бўлади. Тўсатдан ишдан чиқишлар тасодифий бўлиб ҳисобланади, эксплуатация қилиш давомийлигига боғлиқ бўлмайди ва уларни башорат қилиб бўлмайди. Тўсатдан ишдан чиқишларнинг ажралиб турувчи хусусияти уларнинг интенсивлигининг )шиддатининг) вақтда ўзгармаслиги бўлиб ҳисобланади. Уларнинг оқибатлари (кўрсатишларнинг кескин “узилиши”, сезувчанликнинг йўқолиши) приборни эксплуатация қилиш жойида осон аниқланади. Тўсатдан ишдан чиқишлар намоён бўлиш характери бўйича яққол ишдан чиқишлар бўлиб ҳисобланади.
Аста-секин ишдан чиқишлар ўлчаш воситасининг битта ёки бир нечта метрологик тавсифининг аста-секин ўзгаришида намоён бўлади. Унинг сабаблари одатда ўлчаш воситасининг деталлари ва узелларида аста-секин ўсиб борадиган ейилиш, эскириш ва ҳоказолар бўлиб ҳисобланади. Аста-секин ишдан чиқишнинг бошланиш вақти функционал жиҳатдан ўлчаш воситаси ишлаганда содир бўладиган физикавий-механик жараёнларнинг шиддати билан боғланади. Аста-секин ишдан чиқишлар намоён бўлиш характери бўйича яширин бўлади ва фақатгина ўлчаш воситасини қиёслаш пайтида аниқланиши мумкин.
Ўлчаш воситасининг ишончлилиги мажмуавий (умумлаштирилган) тушунча бўлиб ҳисобланади, у ишдан чиқмаслик, узоқ муддатлилик, таъмирлашга яроқлилик (таъмирланадиган ва қайта тикланадиган ўлчаш воситалари учун) ва сақланувчанлик хусусиятларини ўз ичига олади (6.10 расм).
Ишдан чиқмаслик – бу ўлчаш воситасининг қандайдир бир вақт давомида ишлашга қобилиятли ҳолатни сақлай олиш хусусиятидир. У иккита ҳолат билан тавсифланади: ишга қобилиятли ва ишга қобилиятсиз ҳолат. Ишдан чиқмаслик иаъмирланмайдиган ўлчаш воситалари ва уларнинг деталлари учун ишончлиликнинг ҳал қилувчи хусусияти бўлиб ҳисобланади.
Узоқ муддатлилик – бу ўлчаш воситасининг ўрнатилган техник хизмат кўрсатиш ва таъмирлаш тизимида ишлашда энг чекка ҳолат бошлангунча ишга қобилиятли ҳолатни сақлаш қобилиятидир. Таъмирланмайдиган ўлчаш воситалари учун ишдан чиқмаслик ва узоқ муддатлилик бир-бири билан мос тушади, чунки уларнинг биринчи ишдан чиқиши иш қобилиятининг йўқолишига олиб келади. Таъмирланадиган ўлчаш воситалари ишдан чиққандан кейин қайта тикланиши мумкин. Шундай қилиб, ишдан чиқмаслик ва узоқ муддатлилик хусусиятларининг фврқи шундан иборатки, ишдан чиқмаслик – бу ўлчаш воситасининг ишга қобилиятлиликни узлуксиз сақлаш хусусияти, узоқ муддатлилик эса – бу ўлчаш воситасининг ишга қобилиятлиликни мумкин бўлган таъмирлашлар учун танаффуслар билан сақлаш хусусиятидир.

6.10 расм. Ўлчаш воситаларининг ишончлилигининг хусусиятлари ва кўрсаткичлари.
Расмнинг ичидаги сўзларнинг таржимаси (тепадан-пастга, чапдан-ўнгга):
Ўлчаш воситасининг ишончлилиги
Хусусиятлар
Ишдан чиқмаслик
Узоқ муддатлилик
Таъмирлашга яроқлилик
Сақланувчанлик
Кўрсаткичлар
Битталик
Мажмуавий
Ўртача ишлаш вақти
Ўртача ресурс
Ўртача қайта тикланиш вақти
Ўртача қайта тикланувчанлик муддати
Тайёрлик коэффициенти
Ишдан чиққандан кейин таъмирласа бўладиган ўлчаш воситаларининг метрологик тавсифлари уни таъмирлаш ёки тегишлича ростлаш йўли билан йўл қўйиладиган чегараларга қайтарилиши мумкин. Шу сабабли ишончлиликнинг хусусиятларидан бири таъмирлашга яроқлилик бўлиб ҳисобланади. Таъмирлашга яроқлилик – бу ўлчаш воситасининг ишдан чиқишнинг олдини олиш ва ишдан чиқишларнинг вужудга келишининг сабабларини аниқлаш ва (ёки) техник хизмат кўрсатиш ва таъмирлаш йўли билан ишга қобилиятли ҳолатни ушлаб туриш ва (ёки) қайта тиклашга мослашганлигидан иборат бўладиган хусусиятидир.
Ўлчаш воситасининг метрологик тавсифларининг ўзгариши фақатгина эксплуатация қилишда эмас, балки узоқ муддатли сақлаш ва ташишдан кейин ҳам содир бўлиши мумкин. Шу сабабли сақланувчанлик – ўлчаш воситасининг сақлаш ва ташиш пайтида ва ундан кейин ишдан чмқмаслик, узоқ муддатлилик ва таъмирлашга яроқлилик хусусияти тушунчаси киритилган.
Ўлчаш воситасининг эксплуатация қилиш пайтида вақтда ўзгарадиган асосий метрологик тавсифларидан бири ўлчаш хатолиги бўлиб ҳисобланади. Шу сабабли келгусида ўлчаш воситасининг метрологик ишдан чиқиши деганда ўлчаш хатолигининг йўл қўйиладиган чегаралардан ташқарига чиқишини тушунамиз. Ўлчаш натижасининг йўл қўйиладиган чегараларда эканлиги факти ўлчаш воситасини қиёслаш пайтида аниқланади. Ўлчаш хатолигининг жорий қиймати ўлчаш воситасини эксплуатация қилиш пайтида вужудга келадиган кўплаб тасодифий омилларга боғлиқ бўлади. Шу боис ўлчаш хатолигининг йўл қўйиладиган чегаралардан ташқарига чиқиш вақти ҳам тасодифий характерга эга бўлади.
Ўлчаш хатолигининг вақтда шаклланиши ва ишдан чиқишнинг вужудга келиши схемасини кўриб чиқамиз (6.11 расм). Ўлчаш воситаси затолигининг ўзгариши ностационар тасодифий характерга эга бўлади [16] ва ∆(t) тасодифий функциянинг [16] ∆_i хатолигининг модулининг амалга ошиш йўлларидан бири бўйлаб бориши мумкин. ∆(t) функциянинг координаталар боши ўлчаш воситасининг бошланғич хатолигига (қиёслаш ёки аттестациядан ўтказиш моментидаги) мос келадиган ∆₀ нуқтага силжийди. Ҳар бир вақт моментида t_i хатолик унинг маркази ∆_ўрт(t) эгри чизиқда ётадиган f(∆, t_i) эҳтимолликлар зичлигининг қандайдир бир тақсимланиш қонуни билан тавсифланади. Ўлчаш воситаси хатоликларининг юқориги ва пастки чегараларини хатоликларнинг унинг ичида Р ишончлилик эҳтимоли билан амалга ошадиган катта қисми жойлашадиган қандайдир бир квантил чегаралари кўринишида тақдим қилиш мумкин (квантиль – бу тасодифий катталикнинг берилган эҳтимолликка мос келадиган қийматидир).

6.11 расм. Ўлчаш воситаси хатолигининг вақтда ўзгариш модели [16]
Хатоликнинг модулининг вақтда ўзгаришининг стационар бўлмаган тасодифий жараёнининг модели сифатида бу жараённинг 95% ли квантилининг вақтда ўзгаришидан фойдаланиш тавсия қилинади [16], у қуйидаги тенглама билан тасвирланади
,
Бу ерда – хатоликнинг модулларининг алоҳида амалга ошишларининг ўртача квадратик четлашишлари.
Метрологик ишдан чиқиш ∆ эгри чизиқ билан ўлчаш воситасининг ўлчаш хатолигининг энг чекка қийматига мос келадиган ∆_{энг чекка} тўғри чизиқнинг кесишмасида бошланади. Ишдан чиқишлар t_min дан t_mах гача бўлган диапазонда турли вақт моментларида бошланиши мумкин (6.11 расм), бунда бу нуқталар 5 ва 95% ли квантилнинг хатоликнинг энг чекка қийматининг чизиғи билан кесишиш нуқталари бўлиб ҳисобланади. ∆_0,95(t) эгри чизиқ ∆_{энг чекка} чегарага етганда 5 % ўлчаш воситаларида метрологик ишдан чиқиш бошланади. Бундай ишдан чиқишларнинг тақсимланиши f_ишлаш(t) ишдан чиқишгача ишлашнинг тақсимланиш зичлиги билан тавсифланади.
Умумий кўринишда хатоликнинг вақтда ўзгариш моделини қуйидаги функция кўринишида тақдим қилиш мумкин [15]
, (6.3)
Бу ерда F(t) – тасодифий вақт функцияси (берилган типдаги ўлчаш воситалари жамланмаси учун), ўлчаш воситаси элементларининг аста-секин механик-физикавий-кимёвий эскириш ва ейилиш жараёнлари билан шартланади. F(t) функция ўлчаш воситаси хатолигининг вақтда ўзгаришини экспериментал тадқиқ қилишлар натижасида олинган маълумотлар асосида у ёки бу математик боғланишлар билан аппроксимацияланади.
Ишончлилик ишдан чиқмаслик, узоқ муддатлилик, таъмирлашга яроқлилик ва сақланувчанликни ўз ичига олиши сабабли ҳар бир хусусият учун ўзининг битталик миқдорий кўрсаткичлари мавжуд (6.10 расм). Ишончлиликни ташкил қиладиган бир нечта хусусиятларга тегишли бўлган мажмуавий кўрсаткичлар ҳам мавжуд.
Конкрет ўлчаш воситаси учун ишончлилик кўрсаткичларини танлашни ГОСТ 27.003 «Техникада ишончлилик. Ишончлилик бўйича талабларнинг таркиби ва уларни беришнинг умумий қоидалари» ни ҳисобга олиш билан амалга ошириш лозим бўлади.
Ишдан чиқмаслик кўрсаткичлари орасида ишдан чиқмасдан ишлаш эҳтимоллиги, ишдан чиққунча ўртача ва гамма-фойиз ишлаш вақти, ишдан чиқишларнинг интенсивлиги энг кенг тарқилишга эга бўлган.
Ўлчаш воситасининг ишдан чиқмасдан ишлаш эҳтимоллиги Р(t) – бу берилган t ишлаш вақти доирасида меъёрланган метрологик тавсифлар йўл қўйиладиган чегаралардан ташқарига чиқмаслиги эҳтимолидир. Ишдан чиққунча ишлаш вақти деб ўлчаш воситасини эксплуатация қилиш бошлангандан биринчи ишдан чиқишгача бўлган ишлаш давомийлигига айтилади, у вақт бирликларида, масалан, соатларда ўлчанади. Ишдан чиққунча ишлаш вақти тасодифий катталик бўлганлиги сабабли уни F(t) интеграл тақсимланиш қонунидан фойдаланиш билан тасвирлаш мумкин, у t қандайдир бир t_i қийматдан ошиқ бўлмаслиги эҳтимолини, яъни вақт шкаласида -∞ дан t_iF(t) = P(t t_i) гача бўлган участкага тушмаслиги эҳтимолини белгилайди.