Тема 6.1 Групи нормованих метрологічних
характеристик приладів
Метрологічні характеристики. Метрологічні характеристики засобів вимірювальної техніки - це характеристики, які впливають на результати та на похибки вимірювань і призначені для оцінювання технічного рівня та якості ЗВТ, визначення результатів вимірювань та оцінки інструментальної складової похибки вимірювань.
Засоби вимірювання, у тому числі й вимірювальні пристрої, допускаються до застосування тільки в тому випадку, якщо встановлені норми (нормовані їхні метрологічні характеристики). Відомості про останні приводяться в технічній документації на засоби вимірювань.
Для зручності використання, аналізу й нормування метрологічних характеристик засобу вимірювань їх зручно класифікувати на групи, наведені в таблиці 6.1.
Таблиця 6.1 – Метрологічні характеристики вимірювальних пристроїв
Група метрологічних характеристик |
Метрологічні характеристики |
Характеристики, призначені для визначення результату вимірювань |
Функція перетворення, коефіцієнт перетворення, ціна розподілу, чутливість, діапазон вимірювань, верхня й нижня межі вимірювань, діапазон показань, кінцеве й початкове значення шкали. |
Характеристики похибки |
Систематична похибка, випадкова похибка, основна похибка, динамічна похибка, поріг чутливості, похибка лінійності, варіація, абсолютна, відносна й приведена похибки. |
Характеристики чутливості до спливаючої величини |
Функції впливу, додаткова похибка, зміна показань, зміна коефіцієнта перетворень, значення неінформативного параметра вихідного сигналу |
Динамічні характеристики |
Диференційне рівняння, передаюча функція, комплексна частотна функція, перехідна характеристика, імпульсна перехідна характеристика, амплітудно-фазова характеристика, постійна часу, час реакції, амплітудно-частотна характеристика, й ін |
За допомогою нормування метрологічних характеристик забезпечується взаємозамінність засобів вимірювань і єдність вимірювань у державному масштабі. Реальні значення метрологічних характеристик засобів вимірювань визначаються при їхньому виготовленні, а потім періодично перевіряються в процесі експлуатації. За наявності відхилень хоча б однієї нормованої метрологічної характеристики від норми, засіб вимірювань регулюється, піддається ремонту або бракується й вилучається з обігу.
6.1.1 Використання нормованих метрологічних характеристик
пристроїв при виборі приладу
Загальний підхід при нормуванні метрологічних характеристик полягає в тому, що для всіх нормованих функцій і значень встановлюються номінальні функції, номінальні значення та межі припустимих відхилень (наприклад, номінальна функція перетворення, номінальна функція впливу, номінальне значення інформативного параметра на виході, номінальне значення постійної часу тощо). Для інших характеристик встановлюються межі припустимих значень (наприклад, межі основної допустимої похибки, межі допустимої варіації тощо). Певну специфіку має нормування характеристик, що визначають точність вимірювань, виконуваних за допомогою даного засобу вимірювань (основна й додаткова похибки, розмах, варіація).
Основна похибка пристрою для технологічних вимірювань нормується шляхом встановлення межі допуску абсолютної, відносної або наведеної похибки:
де X - вхідний сигнал вимірювального пристрою.
Нормоване значення XN, у виразі (6.3) приймають рівним діапазону вимірювань (для багатьох вимірювальних пристроїв, у тому числі для більшості пристроїв, які використовуються для технологічних вимірювань), кінцевому значенню шкали, довжині шкали, якщо остання має розподіли, які різко змінюються.
Спосіб завдання меж основної припустимої похибки для вимірювальних приладів і перетворювачів визначається залежністю їхньої похибки від значення вимірюваної величини й вимогами простоти. Якщо у вимірювальних пристроїв даного типорозміру після відповідного їхнього регулювання похибка практично не залежить від значення вимірюваної величини, то межа основної припустимої похибки нормується абсолютною похибкою, яка обумовлена по формулі (6.1), або наведеною похибкою, яка обумовлена по формулі (6.3).
Якщо
похибка вимірювальних пристроїв
даного типорозміру пропорційна
значенню вимірюваної величини
,
то межу основної припустимої похибки
зручно нормувати через відносну похибку,
обумовлену по формулі (6.2), тому що норма
визначається одним числом:
.
(6.4)
Додаткова
похибка нормується в тих випадках, коли
при вимірюванні впливаючої величини,
у робочій області основна похибка
перевищує встановлену для неї межу.
Додаткова похибка нормується: у вигляді
постійного значення доп
для
всієї робочої області впливаючої
величини, або по окремих інтервалах
цієї області; шляхом вказування відношення
межі додаткової припустимої похибки
прийнятої для регламентованого інтервалу
впливаючої величини, до значення цього
інтервалу, тобто
де
-
регламентований інтервал впливаючої
величини,
;
шляхом вказування залежності межі
додаткової припустимої похибки, від
впливаючої величини, тобто
.
Межі додаткової припустимої похибки, як правило, встановлюють у вигляді часткового (кратного) значення межі основної допустимої похибки.
Вимірювальні пристрої прийнято розділяти на класи точності.
В наш час клас точності трактується як узагальнена характеристика засобів вимірювань, обумовлена межами припущення основної й додаткової похибок, а також рядом інших властивостей, що впливають на точність здійснюваних з їхньою допомогою вимірювань.
Зв'язок між межами основної й додаткової похибок, а також з іншими властивостями засобів вимірювань звичайно регламентується відповідними стандартами на окремі види засобів вимірювань.
Для вимірювальних приладів і перетворювачів, застосовуваних для технологічних вимірювань, як правило, нормальні умови експлуатації вибирають такими, що в більшості випадків виключається необхідність нормування додаткової похибки. Тому клас точності однозначно визначає точність цих засобів вимірювань.