Лекция 2 §4. Средства измерения. Классификация
Средства измерений (СИ) - технические средства, необходимые для осуществления измерений и имеющее нормированные метрологические свойства.
Классификация средств измерения осуществляется по следующим основным признакам:
• по положению в метрологической схеме: эталоны (для воспроизведения, хранения и передачи единицы измерения); образцовые средства измерения (средство, которое поверяется по эталонам и служит для поверки рабочих средств измерения); рабочие средства измерения (средства, применяемые на практике);
• по конструктивному исполнению и функциональному назначению в измерительной процедуре: меры, магазин мер; измерительные приборы; измерительные преобразователи; измерительные цепи; измерительные установки; стандартные образцы.
Метрологические характеристики СИ - это характеристики, определяющие качество измерений( погрешность, быстродействие, потребление мощности от объекта исследования и т. п. ).
1. Уравнение преобразования (градуировочная характеристика, уравнение шкалы прибора).
Y= f(Х) - функциональная зависимость между выходным сигналом Y и входным сигналом X. Уравнение преобразования связывает Х и Y с конструктивными параметрами прибора. Идеальная функция преобразования - линейная зависимость. Уравнение Y= f(Х) для средства измерения с индикатором на выходе называется уравнением шкалы.
2. Погрешность.
При всяком
измерении неизбежны обусловленные
разнообразными причинами отклонения
результата измерения от истинного
значения измеряемой величины - погрешность
измерения, равная
,
где Хи
- измеренное
значение, Х
– истинное значение физической величины.
3. Чувствительность – метрологическая характеристика, отражающая способность прибора реагировать на изменения входного сигнала. Определяется из уравнения преобразования
S(Х) = f(Х) - абсолютная чувствительность при нелинейном уравнении преобразования;
S
=
- абсолютная чувствительность при
линейном уравнении преобразования;
- относительная
чувствительность,
где
- относительные изменения входного
сигнала.
4. Порог чувствительности Хпор - наименьшее изменение значения входной величины, способное вызвать заметное изменение показаний прибора, которое может быть обнаружено наблюдателем с помощью данного прибора без дополнительных устройств. Порог чувствительности фактически определяет разрешающую способность измерительных приборов - минимальную разность двух значений измеряемых однородных величин, которые могут быть различены с помощью прибора.
5. Диапазон измерений - область значений измеряемого сигнала, для которой нормированы метрологические характеристики (погрешности измерения, частота). Диапазон измерений ограничен пределами измерений - наибольшим и наименьшим значениями измеряемой величины. Диапазон измерений может состоять из нескольких поддиапазонов с различными погрешностями и частотным диапазоном. Наиболее удобным для оценки качества прибора является так называемый динамический диапазон. Это логарифмическая величина, измеряемая в децибеллах (дБ)
.
6. Быстродействие - время, затрачиваемое на одно измерение. По ГОСТ 13607-68 определяется максимальным числом измерений (преобразований) в единицу времени, выполняемых с нормированной погрешностью.
7. Время установления показаний (время измерений, время успокоения) - промежуток времени с момента изменения измеряемой величины до момента установления показаний прибора (для аналоговых приборов).
8. Область рабочих частот (частотный диапазон) - полоса частот, в пределах которой погрешность прибора, вызванная изменением частоты, не превышает допускаемого предела.
9. Входной импеданс - полное комплексное входное сопротивление СИ.
10. Надежность - количественная характеристика, определяющая свойства СИ выполнять заданные функции, сохраняя свои характеристики в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени. Надежность СИ электрических величин характеризуется показателями безотказности, долговечности, ремонтопригодности.
11. Экономичность - простота конструкции в обращении и оправданная экономическая стоимость и др.