9. Классификация средств измерений

Средство измерений-техническое средство, предназначенное для измерений (определение по 102-ФЗ от 26.06.2008г.);

-техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины, размер которой принимают неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени (определение поРМГ 29-99).

Классификация средств измерений

По техническому назначению:

-мера физической величины - cредство измерений, предназначенное для воспроизведения и (или) хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров, значения которых выражены в установленных единицах и известны с необходимой точностью;

-измерительный прибор - средство измерений, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне;

-измерительный преобразователь - техническое средство с нормативными метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации или передачи;

-измерительная установка (измерительная машина) - совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей и других устройств, предназначенная для измерений одной или нескольких физических величин и расположенная в одном месте;

-измерительная система - совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ и других технических средств, размещенных в разных точках контролируемого объекта и т.п. с целью измерений одной или нескольких физических величин, свойственных этому объекту, и выработки измерительных сигналов в разных целях;

-измерительно-вычислительный комплекс - функционально объединенная совокупность средств измерений, ЭВМ и вспомогательных устройств, предназначенная для выполнения в составе измерительной системы конкретной измерительной задачи.

По степени автоматизации:

автоматические;

автоматизированные;

ручные.

По стандартизации средств измерений:

стандартизированные;

нестандартизированные.

По положению в поверочной схеме:

эталоны;

рабочие средства измерений.

По значимости измеряемой физической величины:

основные средства измерений той физической величины, значение которой необходимо получить в соответствии с измерительной задачей;

вспомогательные средства измерений той физической величины, влияние которой на основное средство измерений или объект измерений необходимо учитывать для получения результатов измерений требуемой точности. 

10. Метрологическими характеристиками, согласно ГОСТ 8.009-84, называются технические характеристики, описывающие эти свойства и оказывающие влияние на результаты и на погрешности измерений, предназначенные для оценки технического уровня и качества средства измерений, для определения результатов измерений и расчетной оценки характеристик инструментальной составляющей погрешности измерений.

Характеристики, устанавливаемые нормативно-техническими документами, называются нормируемыми, а определяемые экспериментально — действительными.

Ниже приведена номенклатура метрологических характеристик:

Характеристики, предназначенные для определения результатов измерений (без введения поправок):

- Функция преобразования измерительного преобразователя, а также измерительного прибора с неименованной шкалой; - Значение однозначной меры; - Цена деления шкалы измерительного прибора или многозначной меры; - Вид выходного кода для цифровых средств измерений;

Характеристики погрешностей средств измерений;

Характеристики чувствительности средств измерений к влияющим величинам;

Динамические погрешности средств измерений (переходная характеристика, АЧХ, АФХ и т.д.).

Для каждого типа СИ устанавливаются свои метрологические характеристики. Ниже рассматриваются наиболее распространенные на практике метрологические характеристики. Диапазон измерений СИ – область значений величины, в пределах которой нормированы его допускаемые пределы погрешности. Для мер это их номинальное значение, для преобразователей — диапазон преобразования. Различают нижний и верхний пределы измерений, которые выражаются значениями величины, ограничивающими диапазон измерений снизу и сверху. Погрешность СИ — разность между показанием средства измерений – Хп и истинным (действительным) значением измеряемой величины – Хд. Существует распространенная классификация погрешностей средств измерений.

11. Классы точности определяют значения max погрешности, гарантированные изготовителем СИ и включают в себя как основную, так и дополнительную составляющие погрешности (т. е. при нормальных условиях и при отклонении от нормальных условий).

Класс точности указывается на шкале прибора или в документации на СИ.

Например, при аддитивной погрешности и классе точности СИ, равным 1,5:

1,5% = 100% = (/х_н)100%.                                                                                       (1.14)

При эксплуатации средств измерений производится периодическая поверка их на соответствие метрологическим характеристикам.

Ряд значений класса точности:   10; 6; 4; 2,5; 1,5; 1,0; 0,5; 0,2; 0,1; 0,05; 0,02; 0,01; ... (повтор*10^-n).

 

МЕТОДЫ НОРМИРОВАНИЯ ПОГРЕШНОСТЕЙ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ

 

  Под нормированием погрешностей подразумевается установление предельных значений погрешностей для данного типа средств измерений.

  Принципы нормирования погрешностей описаны в стандартах ГОСТ 8401-80.

  Нормируются основные и дополнительные составляющие погрешности. Им присваивается класс точности средств измерений – это характеристика, определяющая гарантированные границы значений основных и дополнительных погрешностей.

  При эксплуатации средств измерений производится их периодическая поверка  на соответствие требуемым метрологическим характеристикам.

  В основном применяют четыре способа нормирования погрешностей:

 

При чисто мультипликативной погрешности: 

                                                               _s=(/x)·100%,                                                    (1.7)

Является погрешностью чувствительности СИ,

Обозначается на шкале в процентах от Хизм (числовое значение обведено кружком).

                                                              = _sх /100% = (х),                                          (1.8)

_шум_{предельная (перегрузка)}

 

     При чисто аддитивной погрешности:

                                                              _a=(/x_н)100%,                                                   (1.9)

Погрешность нуля, постоянна во всем рабочем диапазоне измерений.

Для большинства приборов

_a ₀

                                                              =_a х_к/100%,                                                     (1.10)

где х_к – конечное значение шкалы прибора.

Указывается в процентах на шкале прибора.

 

      При наличии аддитивной и мультипликативной составляющих:

 = а + m

 = (_ax_k+_sх)/100%                                                                                        (1.11)

= /x_k = ₀+_sx/x_k

Класс точности может указываться в технической документации на СИ

        Особые случаи нормирования погрешностей средств измерения могут быть представлены аналитическими зависимостями, например, в виде полинома, а также в виде таблиц, графиков и т.п.

   Нижний предел измеряемой величины ограничен погрешностью, обусловленной уровнем собственных шумов СИ, а верхний предел измерений ограничен его перегрузочной способностью.