4. Метрологические характеристики средств измерений

Средством измерений являются только те технические средства, которые имеют нормированные метрологические характеристики.

Средства измерений утверждаются Федеральным агенством по техническому регулированию и метрологии и регистрируются в государственном Реестре средств измерений, удостоверяются сертификатами соответствия и только после этого допускаются для применения на территории Российской Федерации.

Структура описания средств измерений в справочных изданиях:

- регистрационный номер;

- наименование;

- номер и срок действия сертификата об утверждении типа средства измерения;

- местонахождение изготовителя;

- основные метрологические характеристики.

Основные метрологические характеристики оценивают пригодность средств измерений к измерениям в известном диапазоне с известной точностью.

На практике используют следующие метрологические характеристики:

Диапазон измерений – область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые погрешности средства измерения.

Диапазон показаний – размеченная область шкалы средства измерения, ограниченная ее начальным X_min и конечным X_max возможными значениями измеряемой величины. Диапазон показаний может быть шире диапазона измерений.

Предел измерений – наибольшее или наименьшее значение диапазона измерений.

Область рабочих частот (диапазон частот) – полоса частот, в пределах которой погрешность прибора, полученная при изменении частоты сигнала, не превышает допускаемого предела.

Градуировочная характеристика – зависимость, определяющая соотношение между сигналами на выходе и входе средства измерений в статическом режиме.

Чувствительность по измеряемому параметру – отношение изменения сигнала на выходе измерительного прибора к вызвавшему его изменению измеряемой величины:

, (4.1)

где х – измеряемая величина; у – сигнал на выходе СИ; - изменение измеряемой величины; - изменение сигнала на выходе.

Размерность S зависит от размерностей х и у: мм/В, мм/^оС и др.

Предельная чувствительность (по напряжению, току или мощности) - минимальная величина параметра (напряжения, тока или мощности), подаваемого на вход СИ, которая необходима для получения отсчета с погрешностью, не превосходящей допустимой.

Порог чувствительности СИ– наименьшее значение изменения измеряемой физической величины, начиная с которого может осуществляться ее измерение.

Время измерения – время, которое требуется для определения значения измеряемой величины с заданной погрешностью.

Разрешающая способность (абсолютная) – минимальная разность двух значений измеряемых однородных величин, которая может быть различима с помощью прибора.

Быстродействие (скорость измерения) – максимальное число измерений в единицу времени, выполняемых с нормированной погрешностью.

Показание – значение измеряемой величины, определяемое по отсчетному устройству СИ и выраженное в единицах этой величины.

Собственная потребляемая мощность Р_соб – мощность измеряемого сигнала, потребляемая прибором от измерительной цепи – чем Р_соб меньше, тем точнее измерения.

Характерная особенность измерительной техники – широкое распространение измерительных процессов, в которых одновременно участвуют несколько средств измерений, измеряющих разные физические величины и основанных на разных принципах действия. Например, для измерения расхода жидкости или газа с помощью сужающего устройства сразу измеряются диаметр трубы, диаметр отверстия диафрагмы, температура и давление перед сужающим устройством и перепад давления на сужающем устройстве.

Для обеспечения единства измерений и взаимозаменяемости средств измерений их метрологические характеристики нормируют.

Основная нормируемая метрологическая характеристика СИ - погрешность

, (4.2)

где - показания СИ; - истинное значение измеряемой величины.

Под нормированной погрешностью понимают предельную для данного типа СИ погрешность.

Метрологические характеристики нормируют для нормальных условий эксплуатации СИ. Нормальными считают условия, при которых изменением метрологических характеристик под воздействием влияющих величин можно пренебречь. Для многих СИ нормальными условиями являются (см. табл. 4.1):

- напряжение питающей сети 220±4,4 В;

- частота 50±0,5 Гц;

- температура окружающей среды 20±10 ^оС;

- атмосферное давление от 97,4 до 104 кПа;

- электрические и магнитные поля (наводки) – отсутствуют.

Погрешность средств измерений называют инструментальной погрешностью измерения. Инструментальная погрешность СИ в нормальной области значений влияющих величин называют основной. Выход одной или нескольких влияющих величин за пределы нормальной области может привести к возникновению дополнительной погрешности, которая нормируется отдельно от основной погрешности. Пределы допускаемых дополнительных погрешностей СИ устанавливают в виде дольного значения предела допускаемой основной погрешности; иногда ее нормируют в виде коэффициента, указывающего «на сколько» или «во сколько раз» изменяется погрешность при отклонении номинального значения влияющей величины. Например, указание, что температурная погрешность вольтметра составляет ±0,5 % на 10 ^оС, означает, что при измерении температуры среды от номинального значения на каждые на 10 ^оС добавляется дополнительная погрешность 0,5 %.

Таблица 4.1

Номинальные значения влияющих величин при нормальных условиях

Влияющая величина	Значение
1. Температура для всех видов измерений, (К)	20 (293)
2. Давление окружающего воздуха для измерения ионизирующих излучений, теплофизических, температурных, магнитных, электрических измерений, измерения давления и параметров движения, кПа (мм. рт. ст.)	100 (750)
3. Давление окружающего воздуха для линейных, угловых измерений, измерения массы, силы света и измерений в других областях, кроме указанных в п. 2, кПа (мм. рт. ст.)	101,3 (760)
4. Относительная влажность воздуха для линейных, угловых измерений, измерений массы, измерений в спектроскопии, %	58
5. Относительная влажность воздуха для измерения электрического сопротивления, %	55
6. Относительная влажность воздуха для измерений температуры, силы, твердости, переменного электрического тока, ионизирующих излучений, параметров движения, %	65
7. Относительная влажность воздуха для всех видов измерений, кроме указанных в п. 4-6, %	60
8. Плотность воздуха,	1,2
9. Ускорение свободного падения,	9,8
10. Магнитная индукция (Тл) и напряженность электростатического поля (В/м) для измерений параметров движения, магнитных и электрических величин	0
11. Магнитная индукция (Тл) и напряженность электростатического поля (В/м) для всех видов измерений, кроме указанных в п. 10	Естественный фон Земли в данном географическом районе
12. Частота питающей сети переменного тока, Гц	50 1 %
13. Среднеквадратичное значение напряжения питающей сети переменного тока, В	220 10 %