лекции

Лекция 6. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений

Метрологическая характеристика СИ (МХ)- характеристика одного из свойств средства измерений, влияющая на результат измерений. Нормируемые метрологические характеристики СИ (НМХ) - совокупность метрологических характеристик данного типа элементов измерений, устанавливаемая нормативными документами на средства измерений.

l. Характеристики, предназначенные для определения результатов измерений

1 Функция преобразования измерительного преобразователя а также измерительного прибора с неименованной шкалой или со шкалой, отградуированной в единицах, отличных от единиц входной величины - f(x). Представляют в виде формулы таблицы, графика

Чувствительность - важная характеристика средства измерений. Она характеризует способность прибора реагировать на изменение входного сигнала.

Чувствительность - свойство средства измерений, определяемое отношением изменения выходного сигнала этого средства к вызывающему его изменению измеряемой величины.

Чувствительность определяется из функции преобразования. Различают абсолютную и относительную чувствительность.

Абсолютная чувствительность: S = Ay/Ax

Относительная чувствительность: S0 = Ay/(Ax/x) где Ду - изменение сигнала на выходе, х - измеряемая величина, Ах - изменение измеряемой величины. В общем случае чувствительность равна: S = dy/dx

При линейной функции преобразования S = y / x = const

При нелинейной функции преобразования чувствительность зависит от измеряемой величины X. У средств измерения при постоянной чувствительности шкала равномерная, т.е. длина всех делений шкалы одинакова. Величина, равная обратной величине является постоянной прибора c = 1 / S

Порог чувствительности средства измерений: характеристика средства измерений в виде наименьшего значения изменения физической величины, начиная с которого может осуществляться ее измерение данным средством.

Диапазон измерений си- область значений величины, пределах которой нормированы допускаемые пределы погрешности средства измерений. Значения величины, ограничивающие диапазон измерений снизу и сверху (слева и справа), называют соответственно нижним пределом измерения х

деления (шкалы) - разность значений величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы си

II. Характеристики погрешностей Си

1.Характеристики систематической составляющей погрешности СИ (устанавливают пределы)

2. Характеристики случайной составляющей погрешности си (устанавливают пределы СКО)

3. Характеристики случайной составляющей погрешности от гистерезиса - вариация H выходного сигнала (показания) си

Вариация показаний (измерительного прибора) - разность показаний измерительного прибора в одной и той же точке диапазона измерений при плавном подходе к этой точке со стороны меньших и больших значений измеряемой величины.

Характеристика погрешности средства измерений (представляют числом или функцией: формула, таблица, график)

III. Характеристики чувствительности СИ к влияющим величинам

Функции влияния

Функция влияния - зависимость изменения MХ средство измерений от изменения влияющей величины или от изменения совокупности влияющих величин

2. Наибольшие допускаемые изменения

IV. Динамические характеристики си

Полные динамические характеристики аналоговых си выбирают из числа следующих:

переходная характеристика h (t);

импульсная переходная характеристика g (t);

амплитудно-фазовая характеристика G (jw);

амплитудно-частотная характеристика А(w) - для минимально-фазовых средств измерений;

совокупность амплитудно-частотной и фазово-частотной характеристик;

точная функция G(S). для

Частные динамические характеристики аналоговых си

время реакции t

для показывающего измерительного прибора - время установления показаний;

для измерительного преобразователя - время установления выходного сигнала;

для ЦАП или многозначной управляемой меры - время, прошедшее с момента подачи управляющего сигнала до момента, начиная с которого выходной сигнал преобразователя или меры отличается установившегося значения не более чем на заданное значение,

ЦИП- время, прошедшее с момента скачкообразного измерения измеряемой величины в сторону возрастания и одновременной сигнала запуска до момента, начиная с которого показания эго прибора или выходной код АЦП отличаются от установившегося или установившегося выходного кода на значение не превышающее заданного

Частные динамические характеристики аналого-цифровых преобразователей (АЦП) и цифровых измерительных приборов (ЦИП)

время реакции t,;

погрешность t, датирования отсчета;

максимальная частота (скорость) измерений

В НТД на цифровые СИ конкретных видов или типов. наряду с установлением времени реакции или погрешности отсчета, можно устанавливать их отдельные, такие как время задержки запуска, время, время преобразования, время задержки выдача и т. д. Для АЦП и ЦАП динамические характеристики следует указывать с учетом времени выполнения служебных операций предусмотренных интерфейсом, в котором выполнены

Лекция 7. Основные понятия метрологии цифровых измерений

Цифровой результат измерения физ величины – числовое значч вел, полученное путём ее измерения, представленное в позиционной системе счисления в виде рационального числа определённого формата с известной точностью и доверит верть-ю.

Двоично-десятичный код – форма записи рацион чисел, когда каждый десятичный разряд записывается в виде его четырёхбитного двоичного кода. Группа из 4х разрядов называется тетрадой.

K нецифровым измерениям относятся аналоговые и дискретные измерения. результаты которых представляются в виде аналоговых сигналов, кодов или отсчетов соответствующей шкалы.

Цифровое измерение - это всегда прямое измерение (в строгом смысле понятия измерения, измерение всегда прямое).

Цифровое средство измерений (ЦСИ) - СИ, выполняющее цифровое измерение. Цифровой измерительный канал (ЦИК) - цепь последовательно соединенных СИ, образующих путь прохождения измерительной информации от входа цепи к выходу предназначенных для измерения одной физической величины с представлением результатов ее измерений на выходе ИК в цифровом виде.

Цифровая измерительная система (ЦИС) - совокупность ЦИК и иных технических средств неизмерительного назначения, объединенных единым алгоритмом функционирования, предназначенная для измерений, а также выполнения иных операций неизмерительного назначения с целью определения значений одной или нескольких физических величин или их функций.

К области цифровой метрологии относится только получение цифрового результата измерения. К области цифровых технологий относится: хранение, передача, преобразование результатов измерения. К техническим средствам выполняющим операции над результатом измерений предъявляются требования по точности и достоверности. Однако данные операции носят неизмерительный характер.

Точностная характеристика технического средства характеристика - определяющая точность и достоверность цифровых преобразований, выполняемых техническим средством.

Цифровая экспертиза технических средств - анализ и оценивание экспертами-метрологами на основании соответствующей документации достаточности точностных характеристик технических средств неизмерительного назначения, используемых в составе цифровых измерительных систем.

Цифровая поверка технических средств - испытание технических средств на соответствие их реальных точностных характеристик характеристикам, заявленным в соответствующей технической документации.

Цифровая аттестация технических средств - признание метрологической службой узаконенным для применения технических средств неизмерительного назначения в составе конкретных цифровых измерительных систем.

По диапазону в зависимости от числа размеров различают непрерывные и квантованные изменения величин. При непрерывном по размеру изменении величины имеется бесксонечное кол-во размеров величины. квантованном - в диапазоне проявляется конечное число размеров величины.

Лекция 8. Равномерное квантование

– количество квантов при равномерном квантовании.

При N>> распространение погрешности квантования в пределах от –q/2 до +кю/2 равномерное независимо от закона распределения х(т)

Среднеквадратичное значение погрешности квантования по уровню:

Максимальная погрешность квантования по уровню:

Преобразование измеряемой величины в интервал времени: структурная схема цифрового вольтметра с преобр-ий изм-ю напряжения в интервал времени:

Максимальная ошибка определяемая интервалом времени будет равна То

Стандартизация и сертификация

ГОСТ Р 1.0-2021 – стандартизация в РФ, основные положения

Стандартизация  — деятельность по разработке, опубликованию и применению стандартов, по установлению норм, правил и характеристик в целях обеспечения безопасности продукции, работ и услуг для окружающей среды, жизни, здоровья и имущества, технической и информационной совместимости, взаимозаменяемости и качества продукции, работ и услуг в соответствии с уровнем развития науки, техники и технологии, единства измерений, экономии всех видов ресурсов, безопасности хозяйственных объектов с учётом риска возникновения природных и техногенных катастроф и других чрезвычайных ситуаций, обороноспособности и мобилизационной готовности страны.

Стандарт — нормативный технический документ, устанавливающий нормы, правила, требования к объекту стандартизации. Может содержать правовые нормы, не имеющие технического содержания, но не содержит санкций.

ФЗ от 03.12.2012 №184 «О техническом регулировании»

техническое регулирование - правовое регулирование отношений в области установления, применения и исполнения обязательных требований к продукции или к продукции и связанным с требованиями к продукции процессам проектирования (включая изыскания), производства, строительства, монтажа, наладки, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации, а также в области применения на добровольной основе требований к продукции, процессам проектирования (включая изыскания), производства, строительства, монтажа, наладки, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации, выполнению работ или оказанию услуг и правовое регулирование отношений в области оценки соответствия;

цели стандартизации:

1. Повышение уровня безопасности

2. Обеспечение конкурентоспособности продукции

3. Создание систем классификации и нахождения, поиска и передачи информации

комплекс стандартов — Совокупность взаимосвязанных стандартов, объединенных общей целевой направленностью и/или устанавливающих согласованные требования к взаимосвязанным объектам стандартизации

ТР – технический регламент

ОСТ – отраслевой стандарт

ТУ – технические условия