Метрологические характеристики СИ, номенклатура

Метрологические характеристики средств измерений – это характеристика одного из свойств средств измерений, влияющих на результат измерений и его погрешность.

Для каждого типа СИ установлены свои метрологические характеристики.

Тип СИ – совокупность СИ, предназначенных для измерения одних и тех же СИ, выраженных в одних и тех же единицах, основанные на одном и том же принципе действия и имеющие одинаковую конструкцию и изготовленные по одной и той же технической регламентации МХ, установленной нормативно техническими документами называют нормируемыми МХ, определенными экспериментально-действительными МХ.

Перечень МХ, правило выбора комплекса нормируемы. МХ для СИ и способы их нормируемости использованы в ГОСТ 8.009-84.

Перечень МХ СИ приведен в схеме

Метрологические характеристики средств измерений (МХ)

МХ для определения результатов измерений

МХ погрешностей средств измерений

МХ чувствительности средств измерений к влияющим факторам

Динамические характеристики средств измерений

МХ, влияющие на инструментальную составляющую погрешности измерений

Неинформативные параметры выходного сигнала

- Функция преобразования - Значения меры - Цена деления шкалы - Кодовые характеристики

- Функция вливания - Изменение МХ при изменении влияющих величин

- Входной импеданс - Выходной импеданс

1. Полные: - Переходная; - Импульсная переходная; - Амплитудно-фазовая; - Амплитудно-частотная; - Амплитудно- и фазочастотные; - Передаточная функция 2. Частные: - Время реакции; - Постоянная времени; - Максимальная частота; - И другие.

- Систематическая составляющая - Случайная составляющая - Вариация выходного сигнала - Погрешности СИ - Функции распределения погрешностей

Рис. Номенклатура метрологических характеристик средств измерений.

Погрешности измерений и СИ, классификация.

Погрешность результата измерений – это отклонение результата измерений (х_изм) от истинного (действительного) значения (х_{ист(действ)}) измеряемой величины. Чаще всего она указывает границы неопределенного значения измеряемой величины.

Погрешность СИ – разность между показанием СИ и истинного (действительно) значением измеряемой величины. Она характеризует точность результатов измерений, проводящих данных средством измерений.

Эти да понятия во многой близки друг к другу и они классифицируются по одинаковым признакам:

I. По форме представления погрешности разделяются:

a) Абсолютная погрешность. ∆х = х_изм – х_{ист(действ)}, где х_изм-отклонение результатов измерений, х_{ист(действ)}-значение измеряемой величины. Абсолютная погрешность выражается в единицах измеряемой величины, однако эта погрешность не может в полной мере служить показателем точности.

b) Относительная погрешность – отношение абсолютной погрешности к истинному (действительному) значению измеряемой величины. δ = ∆х/х_{ист(действ)}.

c) Приведенная погрешность – относительная погрешность, в которой абсолютная погрешность отнесена к условно принятому постоянному во всем диапазоне измерений или его частному. γ = ±∆х_п/х_н, ∆х_п=х_п-х_{ист(ейств)}, где х_н-нормирующие значение, ∆х_п-погрешности СИ, х_п-показание прибора СИ.

Точность измерений СИ – качество измерений, отражающие близость их результатов к действительному (истинному) значению измеряемой величины. Точность определяется показателями абсолютной и относительной погрешности.

II. По характеру проявления.

a) Случайная погрешность – погрешности изменения случайным образом при одинаковых повторных измерениях одной и той же величины. Эта погрешность возникает в результате влияния на процесс измерения многочисленных случайных факторов, учесть которые достаточно сложно. Отсюда следует, что случайные погрешности не могут быть исключены из результата измерений в отличии от систематических. К случайным погрешностям, как правило, относят промах – грубая погрешность измерения – характеризующаяся тем, что погрешность результата отдельного измерения, входящего в ряд измерений для данных условий, резко отличается от остальных результатов этого ряда.

b) Систематическая погрешность – одна из составляющих результата измерений, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же измеряемой величины. Систематическая погрешность подразделяется на: постоянные погрешности (наиболее частые), которые сохраняет свое значение в течение всего периода выполнения измерений; переменные погрешности – эти погрешности изменяющие свое значение в процентном измерении. Они могут быть как непрерывно возрастающими, так и непрерывно убывающими.

III. По причине возникновения.

a) Инструментальная погрешность – обусловлена несовершенством СИ и его конструкционными способностями. Иногда эту погрешность называют приборной или аппаратной.

b) Методическая погрешность – обусловлена несовершенством и недостатком применяемого в СИ метода измерений и упрощений при разрешенной конструкции СИ, а так же возможными недостатками методического измерения.

c) Субъективная (личная) погрешность – обусловлена погрешностью отчета оператором показаний по шкале СИ вследствие индивидуальных особенностей оператора

IV. По зависимости абсолютной погрешности от значений измеряемой величины.

a) Аддитивная (∆_а) погрешность – погрешность, независимая от измеряемой величины.

b) Мультипликативная (∆_м) погрешность – погрешности, которые прямо пропорциональны измеряемой величины.

c) Нелинейные (∆_н) погрешности – погрешности, имеющие нелинейную зависимость от измеряемой величины.

Все эти все погрешности применяются в основном для описания метрологических характеристик средств измерения.

V. По условию проведения измерений.

a) Основной называется погрешность СИ, определенная в нормальных условиях его применения. Для каждого СИ нормированных технических документах оговаривается условие эксплуатации, совокупность влияющих величин.

b) Дополнительной называется погрешность СИ возникает в следствии отклонении какой-либо из влияющих величин.

VI. В зависимости от влияния характера изменения измеряемых величин.

a) Статическая – погрешность СИ, применяемая для измерения физических величин, принимающаяся за неизменную.

b) Динамическая – погрешность СИ, возле дополнительной при измерении переменной физической величины и обусловлена несоответствием его реакции на частоту изменения измерения сигнала.

Класс точности СИ – обобщенная характеристика выраженная приделами допускаемыми погрешностями (основными и дополнительными), а так же другими характеристиками влияющими на точность. Классы точности конкретного типа средств измерения устанавливаются в нормативных документах (НД).

Эталоны единиц величин, классификация.

Одной из основных задач метрологии является необходимость обеспечений единств измерений. Под единством измерений понимается такое состояние измерений, которое характеризуется тем, что их результаты выражаются в узаконенном единстве величин, а погрешности результатов известны и с заданной вероятностью не выходят за установленные границы.

Обеспечением единства измерений занимаются метрологические службы. Одной из задач которой является деятельность, неправленая на достижении и поддерживающие единство измерений в соответствии с законодательными актами, а также правилами и нормами, установленными национальным стандартом и другими нормативными документами по обеспечении единств измерений. Чтобы обеспечить единство измерений некоторой величины, нужно добиваться тождества единиц, в которых эта величина измеряется и в которых проградуированы все приборы для ее измерений. Единство измерений при этом необходимо точно воспроизводить, хранить и передавать ее величину СИ. Воспроизведение и хранение единиц величин реализуется посредством эталона. Эталоны являются технической основой обеспечения единиц измерения в стране. Под эталоном единицы величины понимается средство измерений, при комплексе средств измерений, обеспечивающих воспроизведение, хранение и передача ее размера нижестоящим по поверенной схеме СИ и утвержденные в качестве эталона в установленном порядке. Эталон должен обладать тремя признаками:

1. Неизменность – это свойство эталона удерживать неизменный размер воспроизведенной им единицы в течении длительного интервала времени.

2. Воспроизводимость – возможность воспроизводить единицы величин с наименьшей погрешностью для достигнутого уровня развития техники измерения.

3. Сличаемость – возможность обеспечения сопоставления с эталоном другого СИ ниже стоящих по поверочной схеме с наибольшей точностью для достигнутого уровня развития техники измерений.

Основные понятия, входящие в определение эталона.

- Воспроизведение единицы величины – совокупность операции по реализации этой единицы величины. С помощью государственного первичного эталона различают воспроизведение основных и произвольных величин.

- Передача размера единиц величины – приведение размера единства величин, хранимой в СИ к размеру единств величин, воспроизводимой эталоном данной единицы величины или стандартным образом. Размер единиц величин передается от более точных СИ к менее точным.

- Хранение единицы величины – совокупность операций, обеспечивающих неизменность во времени размера единицы, присущего к данному средству измерения.

Виды эталонов.

® Первичный – обеспечивает воспроизведение единиц величин с наивысшей в стране точностью. Первичный эталон, утвержденный в этом качестве в установленном порядке…и применяемой как исходный на территории Российской Федерации, называется государственным.

® Специальный воспроизводит единицы величин в особых условиях, когда прямая передача размера единицы от существующих эталонов технически не осуществима с требуемой точностью и заменяет в этих условиях первичный эталон.

® Вторичный – эталон, получающий размер единицы непосредственно от первичного эталона данной единицы. Они широко используются в метрологической практике, создаются и утверждаются в тех случаях, когда это необходимо для организации поверочных работ, а также для сохранения и наименьшего износа государственных эталонов.

® Сравнения – эталон, применяемый для сличения эталонов, которые по каким-либо причинам не могут быть непосредственно сличены друг с другом.

® Рабочий – эталон, предназначенный для передачи размера единицы рабочим средствам измерений. Рабочая СИ предназначена для измерения технического средства, имеющая метрологические характеристики, воспроизводящие и хранящие единицу величины, размер которой принимается неизвестным в течении определенного интервала времени.

® Исходный – эталон, обладающий наивысшими метрологическими свойствами в данной лаборатории, организации, предприятии, от которых передают размер единиц, подчиненным эталонам и имеющим СИ. Исходным эталоном в стране служат первичные эталоны.

Размеры единиц передаются от эталонов в рабочей СИ, которое используется в промышленности, торговле, науке, медицине и т.д. Государственные эталоны единиц величин является национальным достоянием, они образуют эталонную базу Российской Федерации, по их характеристикам определяется уровень научного, технического, культурного развития страны. Совокупность государственных первичных и вторичных эталонов, а также установление высшей точности для воспроизведения единиц величин, является технической основой обеспечения единиц измерений в стране. Основу эталонной базы в Российской Федерации составляет государственные первичные эталоны.

Дата добавления: 2015-04-30