25. Основные метрологические характеристики средств измерений.

При испытании сооружений и их моделей получение информации о работе изучаемой системы основано на измерении физических величин с помощью технических средств. Достоверность полученных эксперимен­тальных данных зависит от выбранных параметров средств измерений, от того, в какой мере метрологические характеристики средств измерений от­вечают требованиям проводимого эксперимента.

К основным параметрам, характеризующим средства измерения, относятся: статическая градуировочная характеристика, чувствительность измерительного прибора (преобразователя), коэффициент преобразования, порог чувствительности, диапазон измерений, информативность, динами­ческие характеристики - амплитудно- и фазочастотная, переходная, а также время установления показаний.

В ид функции преобразования средства измерений определяет его градуировочная характеристика, устанавливающая зависимость между зна­чениями величины на входе и выходе. Такая зависимость представляется в виде таблицы, формулы или графика (рис.2.1).

Отношение изменения сигнала на выходе измерительного прибо­ра Ав к вызывающему его изменению на входе АХ - называется чувстви­тельностью прибора S. Если градуировочная характеристика преобразова­теля линейна, то его чувствительность может определяться коэффициен­том преобразования K_n = Ав /Х. Протяженность линейного участка - диапа­зон измерений D_u - зависит от свойств измерительного прибора и от допус­каемой, т. е. нормированной для данного средства измерения погрешнос­ти 8 (рис.2.1).

Рис. 2.1. Статическая градуировочная характеристика

Верхний и нижний пределы измерения определяются уровнем принятой погрешности измерений. За нижний предел - порог чувствитель­ности Х_п - принимается минимальное значение измеряемой величины, при котором обнаруживается сигнал на выходе прибора.

Д иапазон измерений и порог чувствительности позволяют опре­делить обобщенную характеристику средства измерения - его информатив­ность или разрешающую способность Ω: Ω = /n(D_H/2λ_n), (2.1), которая тем больше, чем шире диапазон и ниже уровень суммарной по­грешности используемого комплекса измерительных средств.

При динамической градуировке измерительных преобразователей регистрируется их реакция на эталонные сигналы в виде гармонических колебаний различной частоты или импульсных воздействий. В условиях установившихся гармонических колебаний получают амплитудно-частотную характеристику и устанавливают степень нелинейности ампли­тудной характеристики.

Рис. 2.2. Характеристики измерительных преобразователей

Амплитудно-частотная характеристика представляет зави­симость чувствительности градуируемого средства измерений от частоты колебаний, а степень нелинейности - зависимость чувствительности от ам­плитуды сигнала при фиксированной частоте.

Переходная характеристика приборов устанавливает связь между заданным скачкообразно изменяющимся во времени входным сиг­налом и мгновенным значением выходного сигнала. На рис.2.2,б приведе­на переходная характеристика акселерометра. Ординаты кривой 1 пред­ставляют собой отношение сигнала на выходе к его установившемуся зна­чению Х_у. Входной сигнал показан приближенно в виде прямоугольного импульса 2. Искажение фронта импульса характеризуется временем уста­новления показаний и пиковым значением переходной характеристики Х_п. За время установления показаний принимается промежуток времени t_y с момента скачкообразного изменения измеряемой величины до момента, когда значение выходного сигнала войдет в зону установившегося состоя­ния (заданной ширины O_У).