3.2. Метрологические характеристики средств измерений.

Для оценки пригодности СИ к измерениям в известном диапа­зоне с известной точностью вводят MX СИ с целью: обеспечения возможности установления точности измерений; достижения взаи­мозаменяемости СИ, сравнения СИ между собой и выбора нужных СИ по точности и другим характеристикам; определения погрешно­стей измерительных систем и установок на основе MX входящих в них СИ; оценки технического состояния СИ при поверке.

Нормальные метрологические характеристики (НМХ) устанав­ливаются документами. MX, определенные документами, считают­ся действительными. На практике наиболее распространены следую­щие MX СИ,

Диапазон измерений - область значении измеряемой величины для которой нормированы допускаемые Пределы погрешности СИ (для преобразователей — это диапазон преобразования).

Предел измерения - наибольшее или наименьшее значение диапазона измерения. Для мер - это номинальное значение вос­производимой величины.

Цена деления шкалы - разность значений величин, соответ­ствующих двум соседним отметкам шкалы. Приборы с равномер­ной шкалой имеют постоянную цену деления, а с неравномер­ной - переменную. В этом случае нормируется минимальная цена деления.

Чувствительность - отношение изменения сигнала Ay на вы­ходе СИ к вызвавшему это изменение изменению Ах сигнала на входе

S = Ау/Ах.

Чувствительность нельзя отождествлять с порогом чувствитель­ности — наименьшим значением измеряемой величины, вызываю­щим заметное изменение показаний прибора.

Величину, обратную чувствительности, называют постоянной прибора С = 1/S.

Вариация (гистерезис) — разность между показаниями СИ в данной точке диапазона измерения при возрастании и убывании измерений величины и неизменных внешних условиях.

Классификация погрешностей СИ приведена на рис. 3.3.

Основная погрешность — это погрешность СИ при нормальных условиях эксплуатации.

В рабочих условиях, зачастую отличающихся от нормальных бо­лее широким диапазоном влияющих величин, при необходимости нормируется дополнительная погрешность СИ.

Существуют три способа нормирования основной погрешности СИ:

• нормирование пределов допускаемой абсолютной (±∆) или приведенной (±γ) погрешностей, постоянных во всем диапазоне измерения;

• нормирование пределов допускаемой абсолютной (±∆) или относительной (±σ) погрешностей в функции измеряемой вели­чины;

• нормирование постоянных пределов допускаемой основной погрешности, различных для всего диапазона измерений одного или нескольких участков.

В качестве предела допускаемой погрешности выступает наи­большая погрешность, вызываемая изменением влияющей вели­чины, при которой СИ по техническим,требованиям может быть допущено к применению. То же самое относится и к дополнитель­ным погрешностям. При этом исходят из следующих положений:

1. дополнительная погрешность имеет такой же вид, что и основная (абсолютная, относительная и приведенная);

2. дополнительные погрешности, вызванные различными вли­яющими факторами, должны нормироваться раздельно.

Систематическая погрешность СИ — это составляющая общей погрешности, которая остается постоянной или закономерно из­ меняется при многократных измерениях одной и той же величи­ны.

Случайной погрешностью СИ называют составляющую, изме­няющуюся при повторных измерениях одной и той же величины случайным образом.

Статические погрешности возникают при измерении посто­янных величин после завершения переходных процессов в эле­ментах СИ.

Динамическая погрешность — разность между погрешностями СИ в динамическом режиме и его статической погрешностью.

Абсолютная погрешность — разность между показанием х СИ и действительным значением х_д измеряемой величины.

Абсолютная погрешность выражается в единицах измеряемой физической величины и может быть задана:

а) либо одним числом (линия 1 на рис. 3.4)

б) либо в виде линейной зависимости (линии 2 и 3)

в ) в виде функции или графика, таблицы.

Характеристики систематической составляющей погрешности СИ нормируют путем установления либо положительного и отри­цательного допускаемых пределов, либо совместно с мате­матическим ожиданием и систематической со­ставляющей.

Характеристики случайной составляющей погрешности нормиру­ют путем установления либо ее допускаемого предела, либо совместно с номинальной нормализованной автокорре­ляционной функцией , или номинальной функцией спектральной плотности случайной составляющей и пределами до­пускаемых отклонений этих функций от номинальных.­

Функции влияния нормируют установлением либо номиналь­ной функции и пределами допускаемых от нее отклонений, либо граничных функций, включая верхний и нижний пределы. Второй способ используется при большом разбросе фун­кций влияния по множеству данного типа СИ.

Изменения значений MX, вызванные изменениями влияющих ве­личин, нормируют установлением пределов при заданной величине изменения влияющих факторов. Такие пределы измене­ния значений MX называются пределами допускаемой дополни­тельной погрешности СИ.

Величины как правило, нормируют отдельно от каждого влияющего фактора. Если таких факторов несколько, то устанавливают соответственно.

Полную и частную динамическую характеристику (ДХ) линей­ных (или близких к линейным) аналоговых и цифровых СИ нор­мируют одной из номинальных характеристик и пределами до­пускаемых от нее отклонений. Для СИ, у которых велик разброс динамических характеристик по множеству экземпляров, можно нормировать граничные значения указанных ДХ.

Характеристики СИ, отражающие их способность влиять на ин­струментальную составляющую погрешности измерений, нормируют установлением номинальных характеристик и пределов допускае­мых отклонений от них или граничных условий.

Неинформативные параметры выходного сигнала СИ норми­руют установлением номинальных значений этих параметров и пределов допускаемых отклонений от них или граничных усло­вий.