Лекция Введение. Основные понятия и определения. Измерения, результат измерения, погрешности измерения и их классификация, достоверность измерения
3 Метрологические характеристики средств измерений
жүктеу/скачать 1.55 Mb. Pdf көрінісі
|
| 2. 3 Метрологические характеристики средств измерений
Все средства измерений имеют общие свойства, позволяющие сопоставлять их между собой: метрологические, эксплуатационные, информационные и др. Отдельные виды и типы средств измерений обладают своими специфическими свойствами, которые отражаются в соответствующих нормативно-технических документах. Поэтому важно уметь выделять и оценивать составляющую погрешности, вносимую используемыми средствами измерений по их метрологическим характеристикам. Метрологическая характеристика средства измерений — характеристика одного из свойств средства измерений, влияющая на результат и погрешность его измерений. Для каждого типа средств измерений устанавливают свои метрологические характеристики. Метрологические характеристики, устанавливаемые нормативно-техническими документами, называют нормируемыми метрологическими характеристиками, а определяемые экспериментально — действительными метрологическими характеристиками. К метрологическим характеристикам относятся функция преобразования, чувствительность, цена деления шкалы, порог чувствительности, диапазон измерения, вариация показаний и др. От того, насколько они точно будут выдержаны при изготовлении, насколько они будут стабильны при эксплуатации, зависит точность результатов, получаемая с помощью СИ. Функция преобразования {статическая характеристика преобразования) F(X) — функциональная зависимость между информативными параметрами выходного Y и входного X сигналов средства измерений Y=f(X). Функцию преобразования, принимаемую для средства измерения и устанавливаемую в научно-технической документации на данное средство, называют номинальной функцией преобразования средства. Номинальная статическая характеристика преобразования позволяет рассчитать значение входной величины по значению выходной. Она может задаваться аналитически, таблично или графически. Функция преобразования (уравнение преобразования) может быть линейным или нелинейном и связывает входную и выходную величины с конструктивными параметрами средства измерений. Погрешность средства измерений — важнейшая метрологическая характеристика, которая определяется как разность между показанием средства измерений и истинным (действительным) значением измеряемой величины. Для меры показанием является ее номинальное значение. Чувствительность средства измерений — свойство средства измерений, определяемое отношением изменения выходного сигнала этого средства к вызывающему его изменению измеряемой величины. Различают абсолютную и относительную чувствительность. Абсолютную чувствительность определяют по формуле 12 S= Y/ X; (2.1) относительную чувствительность — по формуле S 0 = Y/( X/X); где Y— изменение сигнала на выходе; Х— изменение измеряемой величины; X— измеряемая величина. При нелинейной статической характеристике преобразования чувствительность зависит от X, при линейной характеристике она постоянна. У измерительных приборов при постоянной чувствительности шкала равномерная, т. е. расстояние между соседними делениями шкалы одинаковое. Цена деления шкалы (постоянная прибора) — разность значения величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы средства измерений. Приборы с равномерной шкалой имеют постоянную цену деления. В приборах с неравномерной шкалой цена деления может быть разной на разных участках шкалы и в этом случае нормируется минимальная цена деления. Цена деления шкалы прибора может быть определена через его абсолютную чувствительность: C=I S. (2.2) Порог чувствительности — характеристика средства измерений в виде наименьшего значения изменения физической величины, Начиная с которого может осуществляться ее измерение данным средством. Порог чувствительности выражают в единицах входной величины. Диапазон измерений — область значений величины, в пределах которой нормированы допускаемые пределы погрешности средства измерений. Значения величины, ограничивающие диапазон измерений снизу и сверху (слева и справа), называют соответственно нижним пределом измерений или верхним пределом измерений. В целях повышения точности измерений диапазон измерений средства измерений может быть разбит на несколько поддиапазонов. При переходе с одного поддиапазона на другой некоторые составляющие основной погрешности уменьшаются, что приводит к повышению точности измерений. При нормировании допускают для каждого поддиапазона свои предельные погрешности. Область значений шкалы прибора, ограниченную начальными и конечными значениями шкалы, называют диапазоном показаний Для средства измерений, выдающих результаты измерений в цифровом коде, указывают цену единицы младшего разряда (единицы младшего разряда цифрового отсчетного устройства), вид выходного кода (двоичный, двоично- десятичный) и число разрядов кода. Для оценки влияния средства измерений на режим работы объекта исследования указывают входное полное сопротивление Z вх Входное сопротивление влияет на мощность, потребляемую от объекта исследования средством измерения. Допустимая нагрузка на средство измерений зависит от выходного полного сопротивления Z BbIX средства измерений. Чем меньше выходное сопротивление, тем больше допустимая нагрузка на средство измерений. 13 Вариация выходного сигнала — разность между значениями выходного сигнала, соответствующими одному и тому же действительному значению входной величины при медленном подходе слева и справа к выбранному значению входной величины и неизменных внешних условиях. Вариация показаний — наибольшая вариация выходного сигнала прибора при неизменных внешних условиях. Она является следствием трения и люфтов в узлах приборов, механического и магнитного гистерезиса элементов и др. К метрологическим характеристикам СИ также относятся динамические характеристики, т.е. характеристики инерционных свойств (элементов) измерительного устройства, определяющие зависимость выходного сигнала средства измерений от меняющихся во времени величин: параметров входного сигнала, внешних влияющих величин, нагрузки. К таким характеристикам относят дифференциальное уравнение, описывающее работу средства измерений, переходную и импульсную переходную функции, амплитудные и фазовые характеристики, передаточную функцию. Динамические свойства средства измерений определяют динамическую погрешность. Динамическая погрешность средства измерений — это погрешность средства измерений, возникающая при измерении изменяющейся (в процессе измерений) физической величины. Для каждого вида средств измерений исходя из их специфики назначения нормируется определенный комплекс метрологических характеристик, указываемый в нормативно-технической документации на средства измерений. Нормируемые метрологические характеристики — это совокупность метрологических характеристик данного типа средств измерений. Нормируемые метрологические характеристики, включаемые в этот комплекс, должны отражать реальные свойства средств измерений и их номенклатура должна быть достаточной для оценки инструментальной уставляющей погрешности измерений в рабочих условиях применения средств измерений с той степенью достоверности, которая требуется для решения поставленной измерительной задачи. Общий перечень нормируемых метрологических характеристик средств измерений, формы их представления и способы нормирования установлены в ГОСТе. Кроме метрологических характеристик при эксплуатации средств измерений важны и неметрологические характеристики: показатели надежности, электрическая прочность, сопротивление изоляции, устойчивость к климатическим и механическим воздействиям, время установления рабочего режима и др. жүктеу/скачать 1.55 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|