76. Метрологические характеристики ип: характеристики погрешности.

Измерительный прибор – СИ, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации (измерительного сигнала) в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдате­лем. Информация о свойствах и качествах объектов, полученная посредством измерений, называется измерительной информацией. Именно измерительная информация является основой для принятия технических и управленческих решений при испытаниях продукции, оценивании ее технического уровня, аттестации и подтверждения соответствия.В радиотехнике вообще и в радиоэлектронике и телекоммуникациях в частности сигналом измерительной информации является, как правило, электрический сигнал, который функционально связан с измеряемой физической величиной. Измерительные приборы – самый распространенный и можно даже сказать основной вид СИ, применяемых на практике для конкретных измерений различных величин.

Для оценки свойств ИП и определения возможности их приме­нения при эксплуатации служат характеристики ИП, всю совокупность которых можно условно разбить на две группы: 1)технические характеристики – они позволяют установить назначение ИП, область его применения, оценить надежность ИП и его эксплуатационные возможности (время установления рабочего режима, продолжительность непрерывной работы, устойчивость к внешним воздействиям и т.п.). Эти характеристики не влияют на точность измерений.

2)метрологические характеристики – это характеристики, влияющие на результаты и погрешность измерений.

Технические характеристики измерительных приборов.

Назначение ИП — это качественная характеристика, показываю­щая, для измерения каких физических величин он предназначен. Она является основной при классификации всех видов измерительных приборов.

Область применения — это количественная характеристика, определяемая диапазонами возможного изменения измеряемых величин, неизмеряемых величин (неинформативные параметры входного сигнала ИП) и влияющих величин (климатические, механические и другие воздействия), в которых нормированы метрологические характеристики ИП.

Надежность — это количественная характеристика, опре­деляющая свойства ИП выполнять заданные функции, сохраняя свои характеристики в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени. Основным показателем надежности является наработка на отказ.

Эксплуатационные параметры – требования к ним регламентируются ГОСТ 22261-94.

Метрологические характеристики измерительных приборов.

Совокупность метрологических характеристик ИП регламентируется ГОСТ 22261-94 и ГОСТ 8.009-84 ГСИ

Функция преобразования (градуировочная характеристика, уравнение преобразования) – зависимость между информативными параметрами выходного и входного сигналов средства измерений, т.е и ИП. Функцию преобразования, применяемую для СИ (типа) и устанавливаемую в научно-технической документации на данное средство измерения (тип), называют номинальной статической функцией преобразования средства измерения (типа). Она может быть представлена аналитически, графически или в виде таблицы. Идеальная функция преобразования представляет собой линейную зависимость, но под действием различных причин она становится нелинейной. Функция преобразования связывает конструктивные параметры ИП с его входным и выходным сигналами.

Чувствительность – это отношение изменения сигнала на выходе СИ ( ) к вызвавшему его изменению измеряемой величины ( ). Различают абсолютную чувствительность (1.13)

и относительную чувствительность (1.14)

Если чувствительность постоянна =const, то и шкала прибора равномерная. Величина обратная чувствительности называется постоянной прибора или ценой деления его шкалы. (1.15)

Чувствительность и цена деления – величины именованные. Обычно говорят о чувствительности СИ к какой-то величине (напряжению, току и т.д.) Например: S = 5 дел/В; С = 0,2 А/дел. Если шкала неравномерная, то нормируется минимальная цена деления. Есть и другое определение цены деления шкалы – это разность значений измеряемой величины, которые соответствуют двум соседним отметкам шкалы.

Предельная чувствительность – минимальная величина исследуемого сигнала, подаваемого на вход прибора, которая необходима для получения отсчета с погрешностью, не превосходящей допустимую. Ее выражают в единицах исследуемого сигнала.

Порог чувствительности (порог реагирования) – изменение измеряемой величины, которое вызывает наименьшее изменение показаний, обнаруживаемое наблюдателем при нормальном для данного прибора способе отсчета. Он также выражается в единицах измеряемой величины.

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

Диапазон измерений – область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые погрешности измерительного прибора. Эта область ограничена пределами измерений – наибольшим и наименьшим значениями диапазона измерений. Диапазон измерений может быть разбит на несколько поддиапазонов со своими нормированными допускаемыми погрешностями.

Диапазон показаний – размеченная область шкалы, ограниченная ее начальным и конечным значениями, т.е. указанными на ней наименьшимXmin и наибольшим Xmax возможными значениями измеряемой величины. Этот диапазон может быть шире диапазона измерений.

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

Время измерения – время, прошедшее с момента изменения измеряемой величины или начала принудительного цикла измерения до момента получения нового результата измерения на отсчетном устройстве с нормированной погрешностью.

Скорость измерения – максимальное число измерений в единицу времени, выполняемых с нормированной погрешностью.

Полное входное сопротивление – сопротивление измерительного прибора со стороны его входных зажимов, которое определяет реакцию входного сигнала на подключение прибора к источнику этого сигнала. За счет него возникает рассогласование по входу и, как следствие, методическая погрешность измерения. На сравнительно низких частотах входная цепь прибора, включаемого параллельно измеряемой цепи, может быть представлена ее эквивалентной схемой, состоящей из соединенных параллельно резистора сопротивлением и конденсатора емкостью .

Чтобы не оказывать влияния на измеряемую цепь, измерительные приборы должны иметь как можно большее активное сопротивление и возможно меньшую входную емкость . Поэтому в области низких частот, когда емкостное сопротивление очень велико по сравнению с активным сопротивлением , практически входное сопротивление измерительного прибора . В области высоких частот входное сопротивление прибора определяется преимущественно емкостью , так как в этом случае .

Полное выходное сопротивление – сопротивление измерительного прибора со стороны его выходных зажимов, которое определяет реакцию выходного сигнала прибора на подключение фиксированной нагрузки. За счет него возникает рассогласование по выходу.

Показание ИП - значение измеряемой величины, определяемое по отсчетному устройству прибора и выраженное в принятых единицах этой величины.

Вариация показаний – средняя разность между показаниями, соответствующими данной точке диапазона измерений при двух направлениях медленного многократного изменения измеряемой величины. Вариация характеризует, насколько устойчиво повторяются показания прибора при измерениях одних и те же значений измеряемой величины.

Время установления показаний (время успокоения) – промежуток времени, прошедший с момента изменения измеряемой величины до момента установления показаний. Для аналоговых приборов момент установления показаний определяется моментом, когда амплитуда колебаний указателя становиться не больше, чем погрешность прибора.

Собственная потребляемая мощность – мощность, потребляемая измерительным прибором от измеряемой цепи. Чем меньше , тем точнее измерения.

Динамические характеристики – это характеристики инерционных свойств СИ. Они определяют зависимость параметров выходного сигнала СИ от изменяющихся во времени величин (параметров входного сигнала, внешних влияющих величин, нагрузки). В зависимости от полноты описания динамических свойств ИП различают полные и частные динамические характеристики. Они могут нормироваться: 1)функцией связи между входными и выходными сигналами (передаточная функция, переходная характеристика, импульсная переходная характеристика, амплитудно-фазовая характеристика, совокупность АЧХ и ФЧХ); 2)графиками или таблицами номинальных амплитудно- и фазочастотных характеристик и допускаемыми отклонениями от них; 3)временем установления показаний. Величина, обратная времени установления, называется быстродействием СИ.

Погрешность ИП – основная точностная характеристика ИП, определяющая инструментальную составляющую погрешности результатов измерений.

В последние годы наблюдается внедрение в процессы получения измерительных данных методов теории информации и соответственно определение энтропийной погрешности СИ, в том числе и ИП.