Метрологические характеристики средств измерений и их нормирование

⇐ ПредыдущаяСтр 8 из 23Следующая ⇒

Метрологическими называются характеристики, оказывающие влияние на результат и погрешность измерения. Они входят в состав технических и метрологи- ческих характеристик, определяющих другие свойства средств измерений (диапазо- ны частот, габаритные размеры, вид элементов питания).

Под нормированием метрологических характеристик понимается количест- венное задание определенных номинальных значений и допустимых отклонений от этих значений. Нормирование метрологических характеристик позволяет оценить погрешность измерения, достичь взаимозаменяемости средств измерений, обеспе- чить возможность сравнения средств измерений между собой и оценку погрешно- стей измерительных систем и установок на основе метрологических характеристик входящих в их состав средств измерений. Именно нормирование метрологических характеристик отличает средство измерений от других подобных технических средств (например, измерительный трансформатор от силового трансформатора).

Для каждого вида средств измерений, исходя из их специфики и назначения, нормируется определенный комплекс метрологических характеристик, указывае- мый в нормативно-технической документации на СИ. В этот комплекс должны

включатся такие характеристики, которые позволяют определить погрешность дан- ного СИ в известных рабочих условиях его применения.

Общий перечень основных нормируемых метрологических характеристик средств измерений, формы их представления и способы нормирования установлены в ГОСТ 8.009-84 [14]. В этот перечень входят:

1. Характеристики, предназначенные для определения результатов измерений (без введения поправки).

2. Характеристики погрешностей средств измерений (характеристики система- тической составляющей погрешности, характеристики случайной составляющей погрешности, характеристика погрешности средств измерений).

К нормируемым метрологическим характеристикам средств измерений также относят:

– пределы измерений, пределы шкалы;

– цена деления равномерной шкалы аналогового прибора или многозначной меры, при неравномерной шкале – минимальная цена деления;

– выходной код, число разрядов кода, номинальная цена единицы наименьше- го разряда цифровых СИ;

– номинальное значение однозначной меры, номинальная статическая характе- ристика преобразования измерительного преобразователя;

– вариация показаний прибора или выходного сигнала преобразователя;

– полное входное сопротивление измерительного устройства;

– полное выходное сопротивление измерительного преобразователя или меры;

– неинформативные параметры выходного сигнала измерительного преобразо- вателя или меры;

– динамические характеристики СИ;

– функции влияния;

– наибольшие допустимые изменения метрологических характеристик СИ в рабочих условиях применения и т.д.

Нормирование метрологических характеристик необходимо для решения сле- дующих задач:

– придания всей совокупности однотипных СИ требуемых одинаковых свойств и уменьшения их номенклатуры;

– обеспечение возможности оценки инструментальных погрешностей и срав- нения СИ по точности;

– обеспечение возможности оценки погрешности измерительных систем по погрешностям отдельных СИ.

Рассмотрим указанные характеристики, а также ряд важных понятий, связан- ных с ними (рис.2).

Длина деления шкалы – расстояние между осями (центрами) двух соседних отметок шкалы, измеренное вдоль воображаемой линии, проходящей через середи- ны самых коротких отметок шкалы.

Цена деления шкалы – разность значений величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы (1 мкм для оптиметра, длиномера и т. д.).

Градуировочная характеристика – зависимость между значениями величин на выходе и входе средства измерений. Градуировочную характеристику снимают для уточнения результатов измерений.

Диапазон показаний – область значений шкалы, ограниченная конечным и начальным значениями шкалы, то есть наибольшим и наименьшим значениями из- меряемой величины.

Рис.2. Схема, поясняющая основные параметры средств измерений

Диапазон измерений – область значений измеряемой величины с нор- мированными допускаемыми погреш- ностями средства измерений.

Шкалы бывают равномерными и неравномерными. Равномерная шкала в отличие от неравномерной – шкала с делениями постоянной длины и с по- стоянной ценой деления.

Отсчетом называется число, опре- деленное по отсчетному устройству.

Показание прибора – значение величины, определяемое по отсчетному устройству и выраженное в принятых единицах этой величины.

В многопредельных приборах, где одна и та же шкала используется для на разных пределах измерения, показание прибора равно отсчету, умноженному на цену деления для соответствующего предела измерения. В некоторых слу- чаях показание определяется с помо- щью отсчета, по прилагаемой к прибо- ру градуированной характеристике.

Предел измерений – наибольшее или наименьшее значение диапазона изме- рений. Диапазон показаний и диапазон измерений могут не совпадать (см. рис. 2).

На метрологические характеристики СИ сильно влияют внешние физические воздействия (климатические, механические, электромагнитные) и изменения пара- метров источников питания – влияющие величины.

По условиям применения СИ различают нормальные и рабочие условия. Они отличаются диапазоном изменения неинформативных параметров входного сигнала и влияющих величин.

Нормальными называются условия, для которых нормируется основная по- грешность СИ. При этом влияющие величины и неинформативные параметры вход- ного сигнала имеют нормальные значения. Например, для генератора определенно- го типа установлены нормальные температурные условия +10…+35 С. В этом тем- пературном диапазоне гарантируется основная погрешность прибора, указанная в его паспорте. Но прибор может работать и в более широком диапазоне температур, например, от 0 до +40 С. Этот диапазон называется рабочим. Для нормальных ус- ловий нормируется основная погрешность СИ, для рабочих – дополнительная.

Условия эксплуатации СИ оговаривают в соответствующих стандартах и делят на группы, различающиеся значениями влияющих величин.

Функция влияния – зависимость изменения метрологической характеристики СИ от изменения влияющей величины или неинформативного параметра входного сигнала в пределах рабочих условий эксплуатации. Функция влияния может норми- роваться в виде формулы, графика или таблицы.

Наряду с условиями применения для всех СИ задаются предельные условия транспортирования и хранения, не изменяющие метрологические свойства СИ по- сле его возвращения в рабочие условия.

Чувствительностью СИ называется отношение изменения выходной величи- ны (информативного параметра) к вызывающему его изменению входной величины (информативного параметра входного сигнала). Различают абсолютную и относи- тельную чувствительность.

Абсолютная чувствительность равна производной от характеристики преоб- разования СИ: S = dy/dx = x/ y . Приближенное равенство для определения чувст- вительности через конечные приращения х и у используется при эксперимен- тальном определении чувствительности. Для линейных СИ (y=kx) чувствительность постоянна S=k и может быть определена как S=x/y. Для нелинейных СИ чувстви- тельность зависит от входного сигнала.

Для показывающих приборов признаком линейности или нелинейности харак- теристики преобразования является равномерность или неравномерность шкалы. В ряде случаев (например, в электрических мостах) для характеристики чувствитель- ности используется относительная чувствительность S= y/( x/x), где x/x – от- носительное изменение входной величины.

Наименьшее значение входной величины, которое можно обнаружить с помо- щью данного СИ, называется его порогом чувствительности.

Разрешающей способностью СИ называется наименьшее различаемое с по- мощью данного СИ изменение измеряемой величины, или наименьшее различимое отличие друг от друга двух одноименных величин. Порог чувствительности и раз- решающая способность имеют размерность измеряемой величины и обычно опре- деляются уровнем его внутренних шумов и нестабильностью элементов. У цифро- вых приборов порог чувствительности и разрешающая способность, как правило, равны цене единицы младшего разряда.

⇐ Предыдущая 3 4 5 6 789 10 11 12 Следующая ⇒