Характеристики погрешностей средств измерений

Метрологические характеристики средств измерений

Метрологические показатели средств измерений

При выборе средства измерения в зависимости от заданной точности проведения измерений необходимо учитывать их метрологические показатели. К ним относятся:

1. Цена деления шкалы есть разность значений величины, которая соответствует двум соседним отметкам шкалы.

2. Градуировочная характеристика – зависимость между значениями величин на входе и выходе СИ.

3. Диапазон показаний – область значений шкалы, ограниченная конечным и начальным значениями шкалы.

4. Чувствительность прибора – отношение измерения сигнала на выходе измерительного прибора к изменению измеряемой величины на входе. Для вольтметра это значение определяют как число делений шкалы, приходящееся на 1 В, а для амперметра - число делений шкалы, приходящееся на 1 А. В общем случае, чувствительность определяется как величина обратная цене деления шкалы.

Все средств измерений независимо от их исполнения имеют ряд общих свойств, необходимых для выполнения ими функционального назначения. Технические характеристики, описывающие эти свойства, и оказывающие влияние на результаты и погрешности измерений, называются метрологическими характеристиками. Номенклатура метрологических характеристик, с которой они должны описывать те или иные свойства средств измерений, зависит от назначения средств измерений, условий эксплуатации, режима работы и многих других факторов и нормируются.

В зависимости от специфики и назначения средств измерений нормируются различные наборы или комплексы метрологических характеристик. Набор метрологических характеристик выбирают таким образом, чтобы обеспечить возможность их контроля при приемлемых затратах. По ГОСТ 8.009-84 «ГСИ. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений» предусмотрена следующая номенклатура метрологических характеристик:

1. Характеристики, предназначенные для определения результатов измерений:

o функция преобразования измерительного преобразователя — ƒ(x);

o значение однозначной или многозначной меры — у;

o цена деления шкалы измерительного прибора или многозначной меры;

o вид входного кода, число разрядов кода, цена единицы наименьшего разряда средств измерений, предназначенных для выдачи результатов в цифровом коде.

Для систематической составляющей Δ_сист погрешности средств измерений выбирают характеристики из числа следующих:

o значение систематической составляющей Δ_сист;

o значение систематической составляющей Δ_сист, математическое ожидание M [Δ_сист] и среднее квадратическое отклонение σ[Δ_сист] систематической составляющей погрешности.

Для случайной составляющей Δ_сл погрешности выбирают характеристики из числа следующих:

o среднее квадратическое отклонение σ[Δ_сл] случайной составляющей погрешности;

o среднее квадратическое отклонение σ[Δ_сл] случайной составляющей погрешности и нормализованная автокорреляционная функция r_{Δ сл} или функция спектральной плотности S_Δсл (ω) случайной составляющей погрешности.

3. Характеристики чувствительности средств измерений к влияющим величинам выбираются из числа следующих:

oфункция влияния Ψ(ζ)

oизменения ε(ζ) значений метрологических характеристик средства измерения, вызванные изменением влияющих величин в установленных пределах.

4. Динамические характеристики отражают инерционные свойства средства измерений при воздействии на него меняющегося во времени входного сигнала или внешних влияющих величин.

По степени полноты описания инерционных свойств средств измерений динамические характеристики делятся на полные и частные.

К полным динамическим характеристикам относятся:

o дифференциальное уравнение, описывающее работу средства измерений;

o передаточная функция;

o переходная характеристика;

o импульсная переходная характеристика;

o амплитудно-фазовая характеристика;

o амплитудно-частотная характеристика для минимально-фазовых средств измерения;

o совокупность амплитудно-фазовых и фазово-частотных характеристик.

Частичными динамическими характеристиками могут быть отдельные параметры полных динамических характеристик, не отражающие полностью динамических свойств средств измерений, но необходимые для выполнения измерений с требуемой точностью (например, время реакции, коэффициент демпфирования).

Нормы на отдельные метрологические характеристики приводятся в эксплуатационной документации (паспорте, техническом описании, инструкции по эксплуатации и т. д.) в виде номинальных значений, коэффициентов функций, заданных формулами, таблицами, графиками пределов допускаемых отклонений от номинальных значений функций. В ГОСТ 8. 009-84 приведены способы нормирования рассмотренных выше метрологических характеристик.

Классы точности средств измерений.

Учет всех нормируемых метрологических характеристик средств измерений при оценивании погрешности результата измерений сложная и трудоемкая процедура, оправданная при измерениях повышенной точности. При измерениях на производстве и в обиходе такая точность не всегда нужна. В то же время определенная информация о возможной инструментальной составляющей погрешности измерения необходима. Такая информация дается указанием класса точности средства измерения.

Погрешности приборов подразделяют на основную, присущую прибору при нормальных условиях применения вследствие несовершенства его конструкции и выполнения, и дополнительную, обусловленную влиянием на показания прибора различных внешних факторов.

Нормальными рабочими условиями считают температуру окружающей среды (20 5)°С при относительной влажности (65 15)%, атмосферном давлении (750 30) мм рт. ст., в отсутствие внешних магнитных полей, при нормальном рабочем положении прибора и т. д. В условиях эксплуатации, отличных от нормальных, в электроизмерительных приборах возникают дополнительные погрешности, которые представляют собой изменение действительного значения меры (или показания прибора), возникающее при отклонении одного из внешних факторов за пределы, установленные для нормальных условий.

Класс точности - обобщенная метрологическая характеристика средств измерений, определяющая пределы допускаемых основных и дополнительных погрешностей. Под пределом допускаемой погрешности понимается наибольшая (без учета знака) погрешность средства измерений при которой оно может быть признано годным к эксплуатации.

Классы точности присваивают средствам измерений при их разработке на основании испытаний представительной партии средств измерения данного типа. При этом пределы допускаемых погрешностей нормируют и выражают в виде абсолютных, относительных и приведенных погрешностей в зависимости от характера изменения погрешностей в пределах диапазона измерений. Общие требования к установлению классов точности СИ изложены в ГОСТ 8.401-80 «Классы точности средств измерений».

Дата добавления: 2015-06-25