4)Средства измерения:

В метрологии средства измерений принято классифицировать по виду, принципу действия и метрологическому назначению.

Эталон – средство измерений, обеспечивающее воспроизведение и (или) хранение единицы ФВ с наивысшей точностью для данного этапа развития измерительной техники с целью передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений.

Рабочий эталон – мера, измерительный прибор или преобразователь для поверки по ним других средств измерений.

Мера — средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера.

Самым многочисленным видом средств измерений являются измерительные устройства, применяемые самостоятельно или в составе измерительных установок и измерительных систем.

В зависимости от формы представления сигнала измерительной информации измерительные устройства подразделяют на измерительные приборы и измерительные преобразователи.

Измерительный прибор — средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем. Измерительная информация обычно представляется в виде перемещения указателя по шкале, перемещения пера по диаграмме или в виде цифр, появляющихся на табло.

Измерительные приборы могут быть классифицированы по ряду признаков. Наиболее важные с позиции метрологии признаки отражены на рис. 2.1.

Измерительный преобразователь — средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и (или) хранения, но не поддающийся непосредственному восприятию наблюдателем (как правило).

Измерительная установка – совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей и других устройств, предназначенная для измерений одной или нескольких ФВ и расположенная в одном месте.

Измерительная система – совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ и других технических средств, размещенных в разных точках контролируемого объекта с целью измерений одной или нескольких ФВ, свойственных этому объекту, и выработки измерительных сигналов для разных целей. В зависимости от назначения подразделяются на информационные, контролирующие, управляющие и др. Примером измерительных систем может быть измерительно-вычислительный комплекс (ИВК) – функционально объединенная совокупность средств измерений, ЭВМ и вспомогательных устройств, предназначенная для выполнения конкретной задачи в составе измерительной системы.

5) Метрологические характеристики средств измерений

К метрологическим характеристикам относятся функция преобразования, погрешность средства измерений, чувствительность, цена деления шкалы, порог чувствительности, диапазон измерений, вариация показаний и др.

Функция преобразования (статическая характеристика) – функциональная зависимость между информативными параметрами выходного и входного сигналов средства измерений, задается аналитически, таблично или графически.

Погрешность средства измерений – важнейшая метрологическая характеристика, определяемая как разность между показанием средства измерений и истинным значением измеряемой величины.

Чувствительность средства измерений – свойство средства измерений, определяемое отношением изменения выходного сигнала этого средства к вызывающему его изменению измеряемой величины. Различают абсолютную и относительную чувствительность.

Абсолютная чувствительность

.

Относительная чувствительность

,

где ΔY – изменение сигнала на выходе, ΔX – изменение измеряемой величины, X – измеряемая величина.

При нелинейной статической характеристике преобразования чувствительность зависит от X, при линейной характеристике она постоянна.

У измерительных приборов при постоянной чувствительности шкала равномерная.

Цена деления шкалы (постоянная прибора) – разность значений величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы. Приборы с равномерной шкалой имеют постоянную цену деления. В приборах с неравномерной шкалой нормируется минимальная цена деления.

Порог чувствительности – наименьшее значение изменения ФВ, начиная с которого может осуществляться ее измерение данным устройством. Порог чувствительности выражают в единицах входной величины.

Диапазон измерений – область значений величины в пределах, которая нормирована допускаемыми пределами погрешности средства измерения.

Вариация показаний – наибольшая вариация выходного сигнала прибора при неизменных внешних условиях. Она является следствием трения и люфтов в узлах приборов, механического и магнитного гистерезиса элементов и др.

6) , 7) Класс точности есть обобщенная метрологическая характеристика средств измерения, определяемая предельными значениями допустимой погрешности. Пределы допустимых погрешностей средств измерений выражаются в форме абсолютной, относительной и приведенной погрешностей [10].

Если погрешность средств измерений носит чисто аддитивный характер, то класс точности задается предельным значением приведенной погрешности γ_пр:

.

Если погрешность средств измерений носит чисто мультипликативный характер, то класс точности задается предельным значением относительной погрешности δ_пр:

Если погрешность имеет аддитивную и мультипликативную составляющие, то класс точности задается предельным значением относительной погрешности:

Как правило, таким образом нормируют средства измерения высокой точности (цифровые мосты, компенсаторы для измерения ЭДС термопары) и класс точности обозначают отношением .

Постоянные коэффициенты c, d, p, q есть отвлеченные положительные числа, выбираемые из ряда m·10n , где m = 1; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; n = 1; 0; –1; –2; –3; …

Пример 1.1. Определить относительную погрешность измерения, если при измерении напряжения аналоговым вольтметром на пределе шкалы 20 В стрелка указывает 1 В. Класс точности вольтметра р = 1,0 (приведенная погрешность γ = ± 1 %).

Пример 1.2. Чему равно измеренное напряжение, если указатель вольтметра указывает 127 В, а вольтметр имеет пределы (0–200) В. Класс точности вольтметра р = 0,5 (приведенная погрешность γ = ± 0,5 %).

Измеренное значение напряжения U = (127 ± 1) В.

Пример 1.3. Чему равен ток, если амперметр, имея пределы измерения ± 100 мА с классом точности , показывает 50 мА.

Тогда

Ток I = (50 ± 0,03) мА.

Пример 1.4. Какой выбрать вольтметр для измерения напряжения 220 В с относительной погрешностью δ £ 2 %.

Выбираем вольтметр со шкалой (0–300) В.

Это соответствует классу точности 1,5. Результат измерения: U = (220 ± ± 4,4) В.

8 ) Дополнительная погрешность – это составляющая погрешности средства измерения, дополнительно возникающая из-за отклонения какой-либо из влияющих величин или неинформативных параметров от нормативного значения или выхода за пределы нормальной области значений. Дополнительных погрешностей столько, сколько функций влияния или неинформативных параметров.

9 )