Слайд 8. Метрологические характеристики (мх) средств измерений

Метрологическая характеристика (MX) средства измерения - это характеристика одного из свойств СИ, влияющая на результат измерений и на его погрешность. Для каждого типа СИ устанавливаются свои МХ. Метрологические характеристики, устанавливаемые в нормативно-технической документации (НТД) на данное СИ, называются нормируемыми MX, а определяемые экспериментально – действительными МХ.

К метрологическим характеристикам относятся статические и динамические характеристики, чувствительность, порог чувствительности, диапазон измерения, цена деления шкалы и т.д. Статическия характеристика (СХ) – это функциональная зависимость выходной величины y от входной x в статическом режиме. При этом режиме входные и выходные величины СИ не изменяются во времени (стационарный, или равновесный режим). Более точно СХ можно определить как зависимость информативного параметра выходного сигнала от информативного параметра входного сигнала в статическом режиме. В общем случае эта зависимость представляет собой некоторое нелинейное уравнение преобразования Y = f(X). Для измерительных преобразователей и измерительных приборов с неименованной шкалой или со шкалой, отградуированной в единицах, отличных от единиц измеряемой величины, СХ называется также функцией преобразования, а для остальных измерительных приборов – характеристикой шкалы.

В реальных условиях эксплуатации на СИ действуют влияющие факторы (внутренние и внешние), которые не несут информацию об измеряемом параметре. Если они не равны нормам, то зависимость Y = f(X) называется рабочей СХ, а если равны – номинальной, или градуировочной СХ Y = f_sf(X). Градуировочные характеристики СИ получаются экспериментальным путём и могут быть заданы в виде формул, графика или таблицы (например, градуировочные таблицы для термометров сопротивления и термопар).

Важным параметром СИ является угол наклона статической характеристики к оси абсцисс (для линейных СХ) или касательной к этой характеристике в точке отсчёта (для нелинейных СХ). Тангенс угла наклона называется чувствительностью СИ ( ). Чувствительность СИ – это свойство, определяемое отношением изменения выходного сигнала этого средства к вызывающему его изменению измеряемой величины:

Если статическая характеристика СИ нелинейна, то чувствительность в различных точках диапазона будет различной, а шкала – неравномерной. При линейной статической характеристике чувствительность СИ постоянна, а шкала равномерная.

Порог чувствительности СИ – это наименьшее значение изменения ФВ, начиная с которого может осуществляться её измерение данным средством.

Динамическая характеристика СИ – это зависимость выходного сигнала от входного в динамическом режиме (в этом режиме входные и выходные величины изменяются во времени) . Динамический (неустановившийся, или переходный) режим – переход СИ из одного установившегося режима в другой. Так как практически все СИ имеют в своём составе инерционные элементы (подвижные механические узлы; электрические, пневматические или гидравлические ёмкости, индуктивности; элементы, обладающие тепловой инерцией и т.д.), то при мгновенном изменении входного сигнала выходной сигнал изменяется с запаздыванием по определённому закону (кривые переходных процессов или кривые разгона).

Важным параметром динамического режима является время завершения переходного процесса (промежуток времени от момента подачи измерительного сигнала до момента установления постоянного выходного сигнала ). На практике широко используется постоянная времени Т (это время, за которое выходной сигнал достиг бы нового установившегося значения, если бы изменялся с постоянной скоростью, равной начальному значению). Обычно за Т принимают время, за которое выходная величина y достигает уровня y = 0,632y₀, где у₀ – установившееся значение выходной величины.