§ 27.4. Метрологические показатели и характеристики средств измерений.
Метрологический показатель средств измерения характеризует одно из его свойств, влияющее на результат измерения.
К метрологическим показателям относятся:
1. длина деления шкалы - расстояние между соседними штрихами
2. цена деления шкалы - изменение физической величины, соответствующее самому маленькому делению шкалы
3. диапазон показаний шкалы - разница между конечным и начальным делением шкалы
4. диапазон измерений- диапазон изменения физической величины, которая может измеряться данным прибором
5. чувствительность СИ и порог чувствительности
6. вариация показаний измерительного прибора
Один и тот же прибор измеряя одну физическую величину в одинаковых физических условиях будет давать, тем не менее различные результаты, что связано с наличием случайных погрешностей, т.е. неучтенных нами причин, которые вызывают изменение показаний прибора. Кроме того у нас в любом приборе существует гистерезис, т.е. показания прибора, когда он подходит к измеряемой величине снизу, с меньших величин, отличается от показаний прибора, если к той же измеряемой величине он подходит сверху, т.е. от больших величин. И все вот эти причины накладывают на показания прибора некую такую область и контрастность полученной характеристики уменьшается, поэтому возникает диапазон при измерении одной и той же величины, который называется вариацией.
7. стабильность СИ - поддержание метрологических параметров в течение определенного заданного промежутка времени, потому что они естественно меняются. Меняет и мера, заложенная в приборе, меняются и свойства прибора.
8. измерительное усилие прибора - усилие действующее на измерительный элемент со стороны объекта и в обратную сторону
9. предел допустимой погрешности СИ.
Связан с систематической погрешностью, регламентируется у рабочих приборов.
10. класс точности СИ.
Существует в первую очередь для рабочих приборов, характеризует систематическую погрешность прибора во всем диапазоне измерения. Он есть у тех приборов, у которых в паспорте не указана градуировочная характеристика.
Метрологические характеристики СИ.
Важнейшей характеристикой является статическая характеристика прибора. Различают линейную и лиониризованную характеристики. Необходимо стремится к линейной характеристике, т. к. будет проще обработка и погрешность измерения будет постоянна (рис. 85).
В случае линейной шкалы чувствительно
прибора
,
что обеспечивает постоянство абсолютных
погрешностей измерения во всем диапазоне
измерений.
Лиониризованные характеристики бывают двух видов. Представим, что Y по Х имеет некий нелинейный вид. Если известна теория взаимодействия измеряемой величины с соответствующей системой измерительных преобразователе, то тогда мы имеем возможность непосредственно изменить образом величину Y, чтобы лиониризовать эту характеристику. Если теория не известна, то в применяют метод проб и ошибок. Если удается простым образом ввести функцию от измеряемой величины, то в этом случае вводят соответствующий измерительный преобразователь, который осуществит лиониризацию. Такой прибор называется функциональным измерителем-преобразователем, т.е. дополняется система ИП функциональным ИП, который служит для лиониризации. Другой тип прибора выполняет какую-либо операцию над сигналом Y, в результате у нас характеристики так же лиониризуются, и называется операционным ИП.
Чувствительность - пороговое значение физической величины, которое приводит к изменению показаний.
Метрологические показатели устанавливаются в результате метрологических процессов: поверка, аттестация, градуировка, юстировка, ревизия.
Аттестация (проводится обязательно государственной службой), когда все метрологические показатели прибора проверяются и принимается решение об эксплуатации этого прибора. Градурировка - определение статической характеристики прибора. Делается до и после пусковая градуировка прибора. Например, в ракетном двигателе важнейшая характеристика - давление в камере сгорания. Производится квантование некоторых измерительных сигналов, т.е. для давления - определенные пороговые величины давления, которые более точным измерительным прибором фиксируются. В систему подаются соответствующие сигналы и получается отклик в виде Y. Строится допусковая градуировочная характеристика, как вверх так и вниз, чтобы исключить гистерезис, и послепусковая, когда выполнено испытание, потому что воздействие продуктов сгорания на измерительную систему иногда бывает катастрофическим. Как правило, если допусковая градуировка совпадает с послепусковой, не более 1% рассогласование, то в этом случае испытание обрабатывается, участвует в дальнейшем анализе. Если нет, то результаты испытаний аннулируются.
Важнейшими показателями средств измерений являются такие показатели, от которых зависит качество получаемой с помощью этих средств измерительной информации.
Метрологический показатель средства измерений - показатель одного из свойств средства измерений, влияющий на результат измерения и его погрешность.
ГОСТ 8.009-84 устанавливает комплекс нормируемых метрологических показателей средств измерений.
Рассмотрим наиболее часто встречающиеся метрологические показатели средств измерений, которые обеспечиваются определенными конструктивными решениями средств измерений и их отдельных узлов.
1. Длина деления шкалы - расстояние между осями (центрами) двух соседних отметок шкалы, измеренное вдоль воображаемой линии проходящей через середины самых коротких отметок шкалы.
2. Цена деления шкалы - разность значений измеряемой величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы.
3. Диапазон показаний шкалы - область значений шкалы, ограниченная конечным и начальным значениями шкалы, т.е. наибольшим и наименьшим значениями измеряемой величины.
4. Диапазон измерений - область значений измеряемой величины, которые могут быть получены данным измерительным средством с нормированной для него погрешностью.
5. Порог чувствительности средства измерений - показатель средства измерений, выражаемый наименьшим значением изменения физической величины, начиная с которой может осуществляться ее измерение данным средством.
6. Вариация показаний измерительного прибора - разность показаний прибора в одной и той же точке диапазона измерений при плавном подходе к этой точке со стороны меньших и больших значений измеряемой величины.
Чувствительность - отношение изменения показаний прибора к вызвавшему его изменению измеряемой величины.
Стабильность средства измерения - качество средства измерения, отражающее неизменность во времени его метрологических свойств.
Измерительное усилие прибора - сила, создаваемая прибором при контакте с изделием и действующая по линии измерения.
10. Предел допустимой погрешности средства измерений - наибольшее значение погрешности средства измерений, устанавливаемое нормативным документом для средств измерений данного типа, при котором оно признается годным к применению.
Погрешности средств измерений возникают в результате воздействия большого числа факторов, обусловленных их изготовлением, хранением, эксплуатацией и условиями проведения измерений.
На погрешность средств измерений большое влияние оказывают условия его применения. Величина, которую не измеряют данным средством измерения, но которая оказывает влияние на результаты измерений этим средством, называется влияющей физической величиной. Этой величиной может быть температура, давление, влажность, запыленность окружающей среды, механические и акустические вибрации и т.п.
Нормальными условиями для проведения линейных и угловых измерений считаются: температура - 20 °С, атмосферное давление - 760 мм рт. ст., относительная влажность - 58 % и др.
Погрешность средства измерения, возникающая при использовании его в нормальных условиях, когда влияющие величины находятся в пределах нормальной области значений, называют основной. Если значение влияющей физической величины выходит за пределы нормальной области значений, появляется дополнительная погрешность.
11. Класс точности средства измерений (ГОСТ 8401-80) - обобщенная характеристика средства измерений, определяемая пределами основных и дополнительных погрешностей, а также другими свойствами средств измерений.