1.5.1. Статические характеристики и параметры средств измерений

Основной характеристикой средств измерений в статическом режиме является функция (уравнение) преобразования – зависимость информативного параметра выходного сигнала от информативного параметра его входного сигнала. В общем виде она может быть записана следующим образом:

Y{b₀X,b₁,…,b_m,S₁,…,S_L, ₁,…, _k}=F{X{a₀ (t),a₁,a₂,…,a_n},S₁,…,S_L}, (1.11)

где F – некоторый функционал, описывающий ряд определенных математических операций, производимых над входной величиной Х.

При разработке средств измерений стремятся к тому, чтобы обеспечить линейную связь между входной и выходной величинами:

Y{b₀X,b₁,…,b_m,S₁,…, S_L, ₁,…, _k}=K(S₁,…,S_L)X{a₀ (t),a₁,a₂,…,a_n}, (1.12)

или в упрощенной форме записи Y(t)=KX(t), где К – коэффициент преобразования.

Функция преобразования, представленная в виде формулы, таблицы или графика, используется в рабочих условиях для определения значений измеряемой с помощью средств измерений величины по известному информативному параметру его входного сигнала. Линейные функции преобразования, проходящие через начало координат, могут задаваться путем определения коэффициента преобразования К.

Различают три вида функций преобразования:

• номинальную F, которая указывается в нормативно-технической документации на данный тип средств измерений. Она устанавливается для стандартизированных средств измерений массового производства;

• индивидуальную F_и, которая принимается для конкретного экземпляра средств измерений и устанавливается путем экспериментальных исследований (индивидуальной градуировки) этого экземпляра при определенных значениях влияющих величин;

• действительную F_д, которая совершенным образом (без погрешностей) отражает зависимость информативного параметра выходного сигнала конкретного экземпляра средств измерений от информативного параметра его входного сигнала в тех условиях и в тот момент времени, когда эта зависимость определяется.

Перечень нормируемых МХ делится на шесть основных групп (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Номенклатура метрологических характеристик средств измерений

Важной характеристикой средств измерений является его чувствительность S – свойство, определяемое отношением изменения ΔY выходного сигнала Y к вызывающему его изменению ΔХ входного сигнала X. Различают абсолютную S = ΔY/ΔХ и относительную S = ΔY/(ΔХ/Х) чувствительности.

Наименьшее значение изменения физической величины, начиная с которого может осуществляться ее измерение, называется порогом чувствительности данного средства измерений.

Тип средств измерений – это совокупность средств измерений, основанных на одном и том же принципе действия, имеющих одинаковую конструкцию и изготовленных по одной технической документации.

Полная суммарная погрешность средств измерений, для которых нор-мируется номинальная функция преобразования, Δ_вых=F(Х_д)-F_д(Х)=F(Х_д)-Y_д. Она называется погрешностью по выходу средств измерений, поскольку приведена к его выходу. Кроме этого используется погрешность по входу (рис. 1.3) Δ_вх=F^-1(Y_д)-Х_д, где Х_д – действительное значение информативного параметра измеряемой (входной) величины; F (Y_д) – функция, обратная номинальной функции преобразования средств измерений, называемая его градуированной характеристикой.

Рис. 1.3. Номинальная и действительная функции преобразования

Некоторые средства измерений обладают вариацией показаний, под которой понимается разность показаний прибора в одной и той же точке диапазона измерений при плавном подходе к ней со стороны меньших и больших значений измеряемой величины.

Воздействие влияющих величин на метрологические характеристики СИ описывается функцией влияния () – зависимостью изменения ха-рактеристик и параметров от изменения влияющей величиныили сово-купности влияющих величин.

Существует ряд характеристик и параметров средств измерений, которые описывают некоторые их свойства безотносительно к режиму работы. К таким относятся импедансные характеристики – характеристики, описывающие свойства средств измерений отбирать или отдавать энергию через свои входные или выходные цепи.

Помимо статических характеристик, у приборов существуют динамические характеристики.