Метрологические характеристики СИ

Свойства СИ оцениваются характеристиками, среди которых выделяют комплекс метрологических характеристик, т.е. характеристик, которые необходимы при оценке точности результатов измерений.

Метрологические характеристики (МХ)- характеристики метрологических свойств средства измерений, влияющие на результат измерений и на его погрешность.

МХ отражают степень соответствия информации об измеряемой величине, содержащейся в измерительном сигнале, её истинному значению.

Отличительным признаком данного типа СИ является наличие у них нормируемых метрологических характеристик, устанавливаемых в нормативных документах.

Метрологические характеристики (МХ), устанавливаемые нормативными документами, называются н ормируемыми, а определяемые экспериментально – действительными.

Информация о МХ СИ необходима:

- для осознанного оптимального выбора СИ,

- для оценки точности результатов измерений (оценки характеристик инструментальной составляющей погрешности измерений);

- поверки, калибровки, сертификации и контроля метрологической пригодности СИ при его использовании путем подтверждения соответствия МХ СИ, требованиям, установленным в нормативных документах.

Номенклатура МХ, правила выбора комплекса нормируемых МХ для конкретного типа СИ, способы нормирования МХ в нормативной и технической документации и процедуры нормирования регламентированы в «ГОСТ 8.009-84 ГСИ. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений» .

МХ СИ можно классифицировать следующим образом:

- предназначенные для определения результатов измерений;

- характеристики погрешности СИ;

- характеристики чувствительности СИ к влияющим факторам;

- динамические;

- характеристики свойств СИ, влияющие на погрешность измерения из-за взаимодействия СИ с объектом измерения и другими СИ, входящими в измерительную систему, с вычислительными, регистрирующими и управляющими устройствами.

Номенклатура метрологических характеристик:

1. Характеристики, предназначенные для определения результатов измерений. Примеры:

- -функция преобразования измерительного преобразователя, иначе градуировочная характеристика, измерительного прибора с наименованной шкалой, или шкалой, отградуированной в единицах, отличных от единиц входной величины. Эта зависимость может быть явной: x -входной сигнал, y -выходной сигнал; y = f(x) – функция преобразования, например, А = e_l*в*С; U = R*I, или неявной, выраженной дифференциальным уравнением. Это может быть формула, график, таблица или словесное выражение, либо их совокупность.

-- диапазон измеряемой величины,

- - значение однозначной или многозначной меры (колбы, пипетки, гири);

- - - цена деления шкалы измерительного прибора или многозначной меры (неравномерная цена деления шкалы оптической плотности, равномерная цена деления шкалы аналитических весов, равномерная цена деления линейки);

-- вид выходного кода, число разрядов кода, цена единицы наименьшего разряда кода СИ, предназначенных для выдачи результатов в цифровом коде;

-- м ножитель к шкале (х 100 Мв, к шкале рН-метра)

--вид выходного кода, число разрядов кода, цена единицы наименьшего разряда кода СИ, предназначенных для выдачи результатов в цифровом коде (в электронных часах – 15:21 – четыре разряда кода, цена единицы наименьшего разряда кода - 1 минута).

2. Характеристики погрешностей средств измерений (как разность его показания и истинного значения измеряемой физической величины, без учета методической погрешности). Погрешность называется основной, если СИ применяется в нормальных условиях (ГОСТ 8.395-80 ГСИ. Нормальные условия измерений при поверке. Общие технические требования). Примеры характеристик погрешности средств измерений: характеристики систематической составляющей D_s погрешности СИ; характеристики случайной составляющей погрешности СИ; погрешность от гистерезиса. Гистерезис выходного сигнала является свойством СИ, заключающимся в том, что выходной сигнал СИ зависит не только от размера измеряемой физической величины, но и от направления и скорости изменения физической величины непосредственно перед её измерением. Например, погрешность от гистерезиса может быть присуща термометру, если термометр градуировали, изменяя температуру от большей к меньшей с одной скоростью, а измеряют температуру нагревающегося термостата с другой скоростью.

3. Характеристики чувствительности СИ к влияющим величинам. Погрешность СИ и другие его метрологические свойства зависят от физических величин, выражающих свойства окружающей среды, питающих электрических сетей, неинформативных параметров входного сигнала. Наиболее существенно от влияющих величин зависит систематическая погрешность СИ– Ds. Изменения систематической погрешности, вызванные изменением влияющих величин, называют дополнительными погрешностями, которые нормируют в нормативной документации и паспортах пределами допустимых значений этих изменений. Например, дополнительную погрешность регламентируют в паспорте следующим образом: ²Дополнительная погрешность вольтметра, вызванная изменением температуры окружающего воздуха от номинальной (20±2) °С до любой температуры в пределах рабочей области от 10° до 35°С, не превышает 2 мВ на каждые 10°С изменения температуры².

4. Динамические характеристики СИ – это характеристики динамических свойств СИ, отражающие зависимость выходного сигнала от изменяющегося во времени входного сигнала. Например, время реакции первичного измерительного преобразователя на воздействие; время установления показания шкального измерительного прибора, коэффициент демпфирования (колебания стрелки около нуля), погрешность датирования отсчёта, постоянная времени для регистрирующих приборов, максимальная скорость измерений, время задержки выдачи результата для цифровых табло.

5. Характеристики СИ, влияющие на погрешность измерений из-за взаимодействия СИ с объектом измерения или другими СИ, подключенными к входу или выходу основного СИ. Примеры: у СИ электрических величин – это входной и выходной импедансы; у СИ электромагнитных величин в высокочастотных линиях – коэффициенты отражения от входа и выхода, у СИ механических величин – измерительные усилия.

В эксплуатации находится достаточно большое количество СИ, МХ которых нормированы не по ГОСТ 8.009-84, а на основе классов точности. Класс точности – это обобщенная характеристика СИ, выражаемая пределами допускаемых значений его основной и дополнительной погрешностей, а также другими характеристиками, влияющими на точность.

Класс точности не является непосредственной оценкой точности измерений, выполняемых этим СИ, поскольку погрешность зависит ещё от ряда факторов: метода измерений, условий измерений и т.д. Класс точности лишь позволяет судить о том, в каких пределах находится погрешность СИ данного типа. Общие положения деления СИ по классу точности устанавливает «ГОСТ 8.401-80. ГСИ. Классы точности СИ. Общие требования».