Метрологические характеристики средств измерений. Средства измерений и их классификация

Средства измерений и их классификация

Средство измерений – это техническое средство: - используемое при измерениях, - имеющее нормированные метрологические свойства, - воспроизводящее или хранящее единицу физической величины, размер которой принимается неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени.

Средство измерений либо воспроизводит величину заданного размера (например, гиря – массу, магазин сопротивлений – ряд дискретных значений сопротивлений), либо вырабатывает сигнал, несущий информацию о значении измеряемой величины. Сигнал либо сразу воспринимается человеком (отклонение стрелки прибора), либо преобразуется еще раз, чтобы быть воспринятым (сравнение в приборе двух сигналов и выдача разницы - фотоколориметр).

Средство измерений может работать в двух режимах: статическом, при котором изменением измеряемой величины за время измерения можно пренебречь, и динамическом, при котором изменение нужно учитывать, так как это изменение превышает допустимую погрешность.

Средства измерений классифицируют:

1.По роли, выполняемой в системе обеспечения единства измерений, средства измерений подразделяют на метрологические, для хранения или воспроизведения единицы измерений, и рабочие, применяемые для непосредственных измерений в эксперименте.

2.По уровню автоматизации: - неавтоматические, - автоматизированные, в этом режиме возможно одно измерение или его часть, - автоматические, в этом режиме проводят все измерение и обработку его результатов, регистрацию, передачу данных или выработку управляющих сигналов.

3.По уровню стандартизации: - стандартизованные, то есть отвечающие требованиям государственного или отраслевого стандарта (их чаще используют, по ним проводят государственные испытания), - нестандартизованные (уникальные) для решения специальной задачи, которую не нужно стандартизировать.

4.По отношению к измеряемой физической величине6 – основные (измеряют основную физическую величину), - вспомогательные, измеряют физическую величину, влияние которой на основное средство измерений нужно учесть, чтобы получить требуемую точность.

5.По роли в процессе измерения и выполняемым функциям. Это основная классификация. Средства измерений подразделяют на элементарные: - меры (однозначные – гиря, многозначные – линейка, наборы мер - ареометры, магазины мер – магазин сопротивлений и т.д., - устройства сравнения, - измерительные преобразователи (датчик), и комплексные: - измерительные приборы, измерительные установки, - измерительные системы и комплексы.

Это характеристики свойств средств измерений, оказывающие влияние на результат измерения и его погрешности. Характеристики, устанавливаемые нормативно-техническими документами называют нормируемыми, а определяемые экспериментально – действительными. Метрологические характеристики позволяют: - определять результаты измерений и рассчитывать оценки характеристик инструментальной составляющей погрешности измерения в реальных условиях применения средств измерений, - рассчитывать метрологические характеристики каналов измерительных систем, состоящих из нескольких средств измерений с известными метрологическими характеристиками, - проводить оптимальный выбор средств измерений для данных условий с нужным качеством измерений, - сравнивать средства измерений разных типов.

Классы точности средств измерений это обобщенная характеристика средств измерений, выражаемая пределами допускаемых значений его основной и дополнительной погрешностей, а также другими характеристиками, влияющими на точность. Класс точности не является непосредственной оценкой точности измерений, так как она зависит еще от метода измерений, условий измерений и т.д. Класс точности – лишь пределы погрешности, это интервал, в котором находится значение основной погрешности средства измерений. Средство измерений может иметь два или более класса точности, например, если у него два или более диапазонов измеряемой величины, а также, если прибор измеряет несколько физических величин.

В технической документации применяют понятие “класс точности” абсолютной погрешности. Пределы допускаемой основной погрешности определяются по формуле g = D/x_N = ±p. x_N устанавливается равным большему из пределов измерений. Если средство измерений имеет условный нуль, то x_N равно модулю разности пределов измерений. Например, термоэлектрический термометр имеет два предела измерений 100 и 600⁰С, берут модуль разности, он равен 500⁰С. Иногда класс точности указывают в кружке 0,5, в процентах от измеряемой величины. Иногда в виде значений, например, “0,02/0,01”, тогда определяют пределы допускаемой относительной погрешности по формуле:

D = ± [c + d (|X_k/X| - 1)]*измерение/100%;

где Х_к – больший предел измерений, Х – меньший.

Задача. Отсчет по равномерной шкале прибора с нулевой отметкой и предельным значением 50А составил 25А. Оценить пределы допускаемой абсолютной погрешности отсчета при условии, что класс прибора: 0,02/0,01; 0,5; 0,5.

Решение. Исходные данные: Х = 25А, Х_к = 50А, с = 0,02, d = 0,01.

По формуле: D = ± [c + d (|X_k/X| - 1)]*измерение/100%;

D = ± [0,02 + 0,01 (|50/25| - 1)]*25/100 = ±0,0075А.

2.При точности 0,5:

D = ± 25*0,5/100 = ±0,125А.

3.При точности 0,5: X_N равно пределу измерения в 50А и

D = ± 50*0,5/100 = ±0,25А.

Дата добавления: 2014-01-20