2.2. Классификация средств измерений

Различают следующие разновидности средств измерений: мера, измерительный инструмент, измерительный прибор, измерительный преобразователь, измерительная установка [1].

Мера – средство измерений, предназначенное для воспроизведения и хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров, значения которых выражены в установленных единицах и известны с необходимой точностью. Различают меры: однозначные, например, гиря; многозначные, например, мерный стакан с делениями 100 мл, 200 мл; магазин мер, например, магазин электрических сопротивлений.

Измерительный прибор – сложное по конструкции СИ, предназначенное для получения значения измеряемой величины в установленном диапазоне. По способу индикации различают показывающие и регистрирующие приборы.

Измерительный преобразователь – средство с нормативными метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или сигнал, удобный для обработки, хранения и дальнейшего преобразования.

Измерительная установка – совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, преобразователей и других устройств, предназначенная для измерения одной или нескольких физических величин.

3. Основы теории погрешностей измерения

   1. Систематические погрешности, их обнаружение и исключение

Систематическая погрешность – составляющая погрешности результата измерения, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же физической величины (рис. 3.1).

Если систематическая погрешность изменяется закономерно, для удобства ее выявления по результатам многократных измерений лучше начертить график, например, как на рис. 3.2.

Рис. 3.1. Структура погрешностей

Рис. 3.2. Изменение систематической погрешности

Из графика на рис. 3.2. видно, что результат измерений Х изменяется пропорционально времени t, хотя искомая величина неизменна. Такое явление можно наблюдать, например, при прогреве средства измерения (смещение настройки). Исключить инструментальную погрешность в этом случае можно расчетом:

(3.1)

Если на систематическую изменяющуюся погрешность накладывается случайная погрешность, то для исключения систематической погрешности пользуются методом наименьших квадратов.

Основная погрешность средства измерения – это его погрешность при нормальных условиях. Например, нормальной температурой при измерениях считается температура 20 ± 3 °С.

Дополнительная погрешность средства измерения возникает, если условия измерения не соответствуют нормальным.

Методическая погрешность обусловлена выбором метода измерения. Например, напряжение источника питания можно измерить вольтметром, а можно – с помощью компаратора и эталонного источника напряжения.

Личная погрешность обусловлена ошибками персонала; для исключения таких погрешностей необходимы обучение сотрудников и их аттестация.

Систематические погрешности тем или иным способом стараются исключить до измерения, но остаются неисключенные систематические погрешности, для которых введем аббревиатуру НСП. В расчетах погрешностей измерения в качестве НСП средства измерения часто принимают его предельную погрешность измерения, указанную в паспорте или в справочной литературе.