1.2. Основные понятия
Прежде всего, определим, что же такое «специальные технические средства», о которых говорилось в определении понятия «измерение». Под специальными техническими средствами подразумеваются средства измерения (СИ).
Средство измерения (СИ)– это техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящие и/или хранящее единицу физической величины, размер которой принимается неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени. Подметрологическими характеристиками(МХ) понимают такие характеристики СИ, которые позволяют судить об их пригодности для измерений в известном диапазоне с заданной точностью.
Соответствующие нормативные документы устанавливают перечень МХ, способы их нормирования и представления. На практике наиболее распространены следующие МХ СИ.
Диапазон измерений– область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые пределы погрешностей СИ.
Предел измерения– наибольшее или наименьшее значение диапазона измерения.
Чувствительность– отношение изменения сигнала ∆у на выходе СИ к вызвавшему это изменение приращению сигнала на входе ∆х
Иногда вводят понятие относительной чувствительности S=(∆y/y0)/(∆x/x0), где х0, у0–номинальные или средне величины. Чувствительность нельзя путать спорогом чувствительности – наименьшим значением измеряемой величины, вызывающим различимое изменение показание СИ. Порог чувствительности цифровых приборов совпадает с единицей младшего разряда. К порогу чувствительности по смыслу близко понятиеразрешающей способности, определяемой как минимальная разность двух значений параметров измеряемых однородных величин, которая может быть различима с помощью СИ (т.е. не «сольются» в одну).
Быстродействие (скорость измерения)– максимальное число измерений в единицу времени, выполняемых с нормированной погрешностью.
Нормируемой характеристикой СИ является класс точности.
Класс точности– это обобщенная МХ, определяющая различные свойства СИ. Класс точности даёт возможность судить о том, в каких пределах находится погрешность СИ одного типа, но не характеризует точности измерений, выполняемых этими средствами, так как погрешность зависит и от метода измерений, от условий измерений и т.п.
К эксплуатации допускаются приборы, метрологические характеристики которых соответствуют установленным нормам.
Измерения весьма многообразны, что объясняется разнообразием измеряемых величин, большим динамическим и частотным диапазоном, отличием их физической природы, разным характером их изменения во времени и т.п. Поэтому существует множество методов измерения, а это приводит к многообразию СИ.
Метод измерения– приём или совокупность приёмов сравнения измеряемой величины с её единицей в соответствии с реализованным принципом измерений. Разнообразие методов измерения приводит к разнообразию СИ. СИ классифицируются по различным критериям. Так, например, по форме преобразования используемых измерительных сигналов СИ относятся к аналоговым или цифровым.
Аналоговым СИсчитается такое, показания которого являются непрерывной функцией изменения измеряемой величины.
Цифровое СИавтоматически вырабатывает дискретные сигналы измерительной информации и показания представлены в цифровой форме. Для реализации этого цифровое СИ должно выполнять функции дискретизации, квантования и преобразования измерительного сигнала.
К применению допускаются средства измерений с гарантированными метрологическими характеристиками. Для определения возможности применения конкретного прибора необходимо прибор поверить.
Поверка средств измерения – это совокупность операций, выполняемых с целью подтверждения соответствия действительных значений метрологических характеристик СИ установленным обязательным требованиям по обеспечению единства измерений. Порядок поверки утверждается Федеральным органом исполнительной власти, осуществляющий функции по нормативно-правовому регулированию в области обеспечения единства измерений (ФОИВ). Результаты поверки удостоверяются знаком поверки и/или свидетельством о поверке. Поверку разделяют напервичную(при выпуске СИ из производства и ремронта),периодическую, инспекционную, экспертную.
Лица, осуществляющие поверку СИ, подлежат аттестации в соответствии с порядком, утвержденным ФОИВ в области обеспечения единства измерений.
Теперь немного подробнее о метрологии и понятиями, связанными с ней.
Основной целью метрологии является извлечение количественной информации о свойствах объектов и процессов с заданной точностью и достоверностью. Орудия метрологии – совокупность средств измерений и метрологических стандартов, обеспечивающих их рациональное использование. Современная метрология включает методы выполнения измерений в научно-исследовательской деятельности и на производстве, а также их правовые и теоретические основы. Метрология делится на три раздела: теоретическую (научную), законодательную (правовую) и прикладную (практическую).
Под метрологическим обеспечением(МО) понимается установление и применение научных и организационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой точности измерений. МО применяется, как правило, к измерениям и оно необходимо при выборе средств измерения, экспертизе технической документации, разработке систем обслуживания и т.п.