7.2. Параметры и характеристики средств измерения

В этом разделе будут даны определения и рассмотрены некоторые параметры и характеристики измерительных приборов, определяющих их метрологические характеристики и часто, используемые в практической деятельности.

Метрологическая характеристика СИ – характеристика одного из свойств СИ, влияющая на результат измерений и его погрешность. Перечень важнейших из метрологических характеристик нормируется «ГОСТ 8.009—84 Нормируемые метрологические характеристики средств измерений» [70, 71]. Метрологические характеристики позволяют оценить применимость СИ для той или иной задачи, сравнить СИ между собой, а также использовать эти характеристики для проектирования измерительных установок и систем.

Градуировочная характеристика СИ – зависимость между значениями величин на входе и выходе СИ, полученная экспериментально (в виде графика, формулы или таблицы). Это одна из основных метрологических характеристик СИ, которая также называется статической функцией преобразования.

Чувствительность СИ – свойство СИ, определяемое отношением изменения выходного сигнала этого средства к вызвавшему его изменению измеряемой величины. Если градуировочная характеристика линейна, т.е. y = f(x) = kx, то k является чувствительностью. Однако линейность может иметь место не во всем диапазоне входной величины x. Различают абсолютную и относительную чувствительность. Абсолютную чувствительность определяют по формуле S = y/x, а относительную чувствительность по формуле S₀ = y/(x/x), где y – изменение сигнала на выходе, вызванное изменением измеряемой ФВ х на величину х.

Чувствительность не следует путать с порогом чувствительности, определяющим наименьшее значение изменения ФВ, начиная с которого может осуществляться её измерение данным средством. В электронных приборах порог чувствительности, как правило, определяется электронными шумами.

Приведем характеристики приборов, связанные с представлением результатов измерения [4].

Показывающее устройство СИ – совокупность элементов СИ, которые обеспечивает визуальное восприятие значений измеряемой величины или связанных с ней величин.

Указатель СИ – часть показывающего устройства, положение которого относительно отметок шкалы определяет показания СИ (стрелка манометра или амперметра, поверхность столбика жидкости у ртутного термометра).

Шкала СИ – часть показывающего устройства СИ, представляющая собой упорядоченный ряд отметок вместе со связанной с ними нумерацией.

Числовая отметка шкалы - отметка шкалы СИ, у которой проставлено число.

Деление шкалы — промежуток между соседними отметками шкалы СИ.

Цена деления шкалы – разность значений величины, между соответствующими двумя соседними отметками шкалы СИ.

Начальное (конечное) значение шкалы – наименьшее (наибольшее) значение измеряемой величины, которое может быть отсчитано по шкале СИ.

Диапазон показаний СИ – область значений шкалы прибора, ограниченная начальным и конечным значениями шкалы.

Диапазон измерений СИ – область значений измеряемой величины, в пределах которой нормированы допустимые пределы погрешности СИ.

Следует заметить, что диапазон показаний относится к шкале СИ, а диапазон измерений - к измеряемой ФВ, и в общем случае эти характеристики не совпадают. Диапазон измерений обычно меньше диапазона показаний.

Важной характеристикой СИ, используемой при оценке точности регистрируемого потока импульсов от детекторов ионизирующего излучения, является временное разрешение СИ, определяемое как наименьший интервал времени между соседними регулярными импульсами, которые регистрируются прибором раздельно.

Примечание. При регистрации импульсов ионизирующего излучения, распределенных во времени по закону Пуассона, возникает погрешность, обусловленная конечной вероятностью наложения импульсов с выхода детектора (усилителя) друг на друга. Последующий импульс может наложиться на предыдущий импульс или его выброс, имеющий противоположную полярность. Как правило, выброс имеет гораздо длиннее, чем основной импульс и вероятность наложения на выброс гораздо больше, чем на основной импульс. Суммарное действие выбросов приводит к смещению нулевой линии в усилителе СИ и, как следствие этого эффекта – к появлению дополнительной погрешности при регистрации амплитуды полезного сигнала и соответственно идентификации измеряемой энергии частицы. Эта проблема особенно остро ощущается при увеличении числа частиц или скорости счета (с^-1). Для априорной оценки этой погрешности, используют частную динамическую характеристику СИ – временное разрешение.

На практике наибольшее распространение получила другая оценка временного разрешения – мертвое время (_м). Этот параметр интегрально характеризует все потери числа импульсов, образующихся в чувствительном объеме детектора импульсов и определяется, как среднестатистический параметр [72]:

,

где N – скорость счета (имп./с) на выходе СИ, N_x – скорость счета частиц ионизирующего излучения на входе СИ (число частиц/с).

Характеристики СИ рассматриваются как индивидуальные, так и присущие данному типу СИ. Тип (вид) СИ – совокупность СИ одного и того же назначения, основанных на одном и том же принципе действия, имеющих одинаковую конструкцию и изготовленных по одной и той же технической документации.