Тема Характеристики средств измерений Вопросы 1 Основные характеристики

Тема: Характеристики средств измерений Вопросы: 1 Основные характеристики средств измерений; 2 Нормирование метрологических характеристик; 3 Классы точности средств измерений.

1 Основные характеристики средств измерений Свойства средств измерений описывают характеристиками. Всю совокупность характеристик средств измерений подразделяют на две группы: 1) метрологические характеристики; 2) неметрологические характеристики (общетехнические).

Метрологическими называют характеристики, влияющие на результаты измерений и на их погрешность. В полном перечне метрологических характеристик можно выделить несколько групп.

Группа Характеристики 1) функция преобразования (статическая характеристика, уравнение преобразования, Характеристики, градуировочная характеристика); предназначенные 2) чувствительность; для определения 3) порог чувствительности; результатов 4) диапазон измерений; измерений (без 5) диапазон показаний; введения 6) цена деления шкалы (цена поправки) и выбора единицы младшего разряда средств измерений цифрового отсчетного устройства – для цифровых приборов) и др.

Группа Характеристики точности Характеристики 1) погрешности; 2) вариация выходного сигнала (вариация показаний – для измерительных приборов) и др. 1) функции влияния; Характеристики 2) изменения значений чувствительности метрологических характеристик средств измерений, вызванные к влияющим изменениями влияющих величинам в установленных пределах

Группа Характеристики 1) полная динамическая характеристика (переходная характеристика, импульсная Динамические переходная характеристика, характеристики амплитудно-фазовая средств измерений характеристика и др. ); 2) частные динамические характеристики (время реакции, постоянная времени и др. )

Группа Характеристики взаимодействия средств измерений с объектом исследования и нагрузкой Характеристики 1) входное полное сопротивление (входной импеданс); 2) выходное полное сопротивление (выходной импеданс)

Функция преобразования – функциональная зависимость между выходной величиной Y и входной X в установившемся (статическом) режиме работы средства измерений (1) Функция преобразования может задаваться аналитически (уравнением), таблично или графически. Функция преобразования может быть линейной или нелинейной. Стремятся обеспечить линейную зависимость.

Примеры функций преобразования (уравнений преобразования) заданных аналитически:

Чувствительность средства измерений – свойство, определяемое отношением изменения выходного сигнала этого средства измерений к вызывающему его изменению измеряемой величины: (2)

Порог чувствительности – характеристика средства измерений в виде наименьшего значения изменения физической величины, начиная с которого может осуществляться ее измерение данным средством.

Диапазон измерений – область значений физической величины, в пределах которой нормированы допускаемые пределы погрешности средства измерений. Диапазон показаний - область значений шкалы прибора, ограниченная начальным и конечным значениями шкалы. Цена деления шкалы – разность значений величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы средства измерений.

Вариация показаний измерительного прибора – разность показаний прибора в одной и той же точке диапазона измерений при плавном подходе к этой точке со стороны меньших и больших значений измеряемой величины. (3) Часто вариация выражается в нормированном виде (4)

Неметрологические характеристики. К основным неметрологическим характеристикам относятся: 1) показатели надежности; 2) электрическая прочность изоляции; 3) степень защиты оболочки от воды и пыли (IP); 4) габаритные размеры; 5) масса; и др.

2 Нормирование метрологических характеристик Под нормированием метрологических характеристик понимают установление номинальных значений и границ допускаемых отклонений реальных метрологических характеристик средств измерений от их номинальных значений. Вопросы нормирования метрологических характеристик средств измерений регламентирует ГОСТ 8. 009 – 84 «Нормирование метрологических характеристик средств измерений» .

В соответствии с ГОСТ в ТНПА на средства измерений конкретных типов следует нормировать комплексы метрологических характеристик, которые в целом призваны обеспечить решение следующих задач: 1) определение результатов измерений, производимых с применением любого экземпляра средства измерений данного типа;

2) расчетное определение характеристик инструментальной составляющей погрешности измерений, производимых с применением любого экземпляра средства измерений данного типа;

3) расчетное определение МХ каналов измерительных систем, в состав которых входит любой экземпляр средства измерений данного типа; 4) оценку метрологической исправности средства измерений данного типа.

Учет всех нормируемых МХ средств измерений при оценивании погрешности результата измерений является достаточно сложной и трудоемкой процедурой, оправданной при измерениях повышенной точности.

При измерениях в производственных условиях, т. е. при выполнении технических и технологических измерений, когда не требуется повышенная точность, для оценки возможной максимальной инструментальной составляющей погрешности можно воспользоваться такой характеристикой средства измерений как его класс точности.

3 Классы точности средств измерений Класс точности – обобщенная характеристика данного типа средств измерений, как правило, отражающая уровень их точности, выражаемая пределами допускаемых основной и дополнительных погрешностей, а также другими характеристиками, влияющими на точность.

Класс точности дает возможность судить о том, в каких пределах находится погрешность средства измерений одного типа, но не является непосредственным показателем точности измерений, выполняемых с помощью каждого из этих средств.

Класс точности средств измерений конкретного типа устанавливают в стандартах технических требований, технических условиях (ТУ) или в других нормативных документах. Вопросы установления классов точности для средств измерений регламентирует ГОСТ 8. 401 -80 «Классы точности средств измерений. Общие требования» .

В зависимости от характера изменения погрешностей в пределах диапазона измерений средства измерений различают несколько способов их нормирования, основными из которых являются следующие:

1) Если аддитивная погрешность средства измерений преобладает над мультипликативной, то чаще всего нормируется предел допускаемой приведенной погрешности (так как она будет постоянной в диапазоне измерений) (5)

Класс точности в этом случае обозначается положительным числом из стандартизованного ряда: , (6) где n = 1, 0, -1, -2 и т. д. Число, обозначающее класс точности, указывает в % предельное значение допускаемой основной приведенной погрешности. Пример: класс точности прибора обозначен числом 1, 5

2) Если мультипликативная погрешность преобладает над аддитивной, то нормируется предел допускаемой относительной погрешности (так как последняя будет постоянной в диапазоне измерений)

Класс точности в этом случае обозначается положительным числом из того же ряда (6), помещенным в окружность, и указывает в % предельное значение допускаемой основной относительной погрешности. Пример: класс точности прибора обозначен

3) Если имеет место как аддитивная, так и мультипликативная составляющие основной погрешности и они соизмеримы, то нормируется предел допускаемой относительной погрешности. Класс точности в этом случае обозначается отношением двух положительных чисел c/d из того же ряда (6), которое должно удовлетворять условию c/d >1 (например, класс точности 0, 5/0, 1).

Предельное значение допускаемой основной относительной погрешности в разных точках диапазона измерений при этом определяется по формуле: (7) где Хк – больший (по модулю) из пределов измерений.