Законы рк «Об обеспечении единства измерений», «О стандартизации»

Для каждого вида средств измерений, исходя из их специфики и назначения, нормируется определенный комплекс метрологических характеристик, указываемый в нормативно-технической документации на СИ. В этот комплекс должны включаться такие характеристики, которые позволяют определить погрешность данного СИ в известных рабочих условиях его применения.

       Общий перечень основных нормируемых метрологических характеристик СИ, формы их представления и способы нормирования установлены в ГОСТ 8.009-72.

        В него входят:

       - пределы измерений, пределы шкалы;

      - цена деления равномерной шкалы аналогового прибора или многозначной меры, при неравномерной шкале

       - минимальная цена деления;

       - выходной код, число разрядов кода, номинальная цена единицы наименьшего разряда цифровых СИ;

       - погрешность СИ;

       - вариация показаний прибора или выходного сигнала преобразователя;

       - полное входное  сопротивление  измерительного устройства;

       - полное   выходное  сопротивление  измерительного   преобразователя или меры;

       - неинформативные параметры выходного сигнала, измерительного преобразователя или меры;

       - динамические характеристики СИ;

       - функции влияния.

        Рассмотрим указанные характеристики, а также ряд важных понятий, связанных с ними.

        Все средства измерений снабжены отсчетным устройством.  Отсчетное устройство аналогового прибора-шкала.  

        Делением шкалы называется промежуток между двумя соседними отметками шкалы.

        Длина деления шкалы - расстояние между осями двух соседних отметок.

        Цена деления шкалы - разность значений величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы.

       Шкалы бывают равномерными и неравномерными. Равномерная шкала – это шкала с делениями постоянной длины и с постоянной ценой деления.

     Отсчетом называют число, определенное по отсчетному устройству.

     Показание прибора - значение величины, определяемое по отсчетному устройству и выраженное в принятых единицах этой величины. В многопредельных приборах, где одна и та же шкала используется на разных пределах измерения, показание прибора равно отсчету, умноженному на цену деления для соответствующего предела измерения. В некоторых, случаях показание определяется с помощью отсчета по прилагаемой к прибору градуировочной характеристике - зависимости между отсчетом и значением величины на входе прибора, представленной в виде таблицы, графика или формулы. Диапазон показаний (ДП)-область значений шкалы, ограниченная конечным (наибольшим) и начальным (наименьшим) значениями физической величины, указанными на шкале. Диапазон измерений (ДИ)-область значений измеряемой величины, для которой нормирована погрешность средства измерений. Предел измерений - наибольшее или наименьшее значение диапазона измерений. Диапазон показаний и диапазон измерений могут не совпадать.  

          Рисунок 2.2 - Отсчетное устройство аналогового прибора-шкала.

         Отсчетное устройство цифрового прибора характеризуется числом десятичных разрядов и ценой единицы младшего разряда. Средства измерений характеризуются входными и выходными сигналами.   Входной и выходной сигналы СИ характеризуются информативными и неинформативными параметрами.

         Нормальными называют условия, для которых нормируется основная погрешность средств измерений. При этом влияющие величины и неинформативные параметры входного сигнала имеют нормальные значения. Например, для генератора определенного типа установлены нормальные температурные условия 4-10 ... +35° С. В этом температурном диапазоне гарантируется основная погрешность прибора, указанная в его паспорте. Однако прибор может работать и в более широком диапазоне температур, например от 0 до -4-40°С. Этот диапазон, называемый рабочим, он шире нормального. Поэтому для нормальных условий нормируется основная погрешность СИ, для рабочих - дополнительная. Условия эксплуатации СИ оговаривают в  соответствующих стандартах и делят на группы, различающиеся значениями влияющих величин.

       Зависимость изменения метрологической характеристики СИ от изменения влияющей величины или неинформативного параметра входного сигнала в пределах рабочих условий эксплуатации называется функцией влияния. Функция влияния может нормироваться в виде формулы, графика или таблицы. Например, для высокочастотного вольтметра дополнительная погрешность от частоты обычно задается в виде графика.Наряду с условиями применения для всех СИ задаются предельные условия транспортирования и хранения, не изменяющие метрологические свойства СИ после его возвращения в рабочие условия.Основными показателями средств измерений являются динамические характеристики, чувствительность, разрешающая способность и погрешности.

      Динамические характеристики СИ определяют инерционные свойства СИ и представляют собой зависимость информативного параметра выходного сигнала от меняющихся во времени параметров входного сигнала.

      Динамические свойства средств измерений характеризуются также быстродействием - скоростью и временем измерения (временем установления показаний).

       Скорость измерения (преобразования) определяется максимальным числом измерений (преобразований) в единицу времени, выполняемых с нормированной погрешностью. Время измерения (преобразования) - время, прошедшее с момента начала измерения (преобразования) до получения результата с нормированной погрешностью.

       Чувствительностью средств измерений называют отношение изменения выходной величины (информативного параметра) к вызывающему его изменению входной величины (информативного параметра входного сигнала). Различают абсолютную и относительную чувствительность.

       Абсолютная чувствительность равна производной от характеристики преобразования СИ: S = dy/dx = ∆y/∆x. В ряде случаев  для характеристики чувстви­тельности используется относительная чувствительность S =∆y/∆x/х), где ∆х/х - относительное изменение входной величины Наименьшее значение входной величины, которое можно обнаружить с помощью данного средства измерений, называется его порогом чувствительности.

     Разрешающей способностью средств измерений называют наименьшее различимое с помощью данного средства измерения изменение измеряемой величины, или наименьшее различимое отличие друг от друга двух одноименных величин. Порог чувствительности и разрешающая способность имеют размерность измеряемой величины и обычно определяются   уровнем   его   внутренних   шумов   и   нестабильностью элементов. У цифровых приборов  порог чувствительности  и разрешающая способность, как правило, равны цене единицы младшего разряда.

       Погрешность прибора характеризует отличие его показаний от истинного или действительного значения измеряемой величины. Погрешность преобразователя определяется отличием номинальной (т. е. приписываемой преобразователю) характеристики преобразования или коэффициента преобразования от их истинного значения. Погрешность меры характеризует отличие номинального значения меры от истинного значения воспроизводимой ею величины.

       Точность средства измерения – качество, отражающее близость к нулю его погрешности. Для средств измерения с относительной погрешностью δ=0,2%, точность обозначается 0,2 в кружке. Приведенная погрешность γ=0,4%, класс точности = 0,4 (без кружка)Возникновение погрешности СИ объясняется рядом причин, в том числе приближенностью расчетов характеристик, отличием параметров элементов и узлов прибора от требуемых расчетных значений, старением элементов и узлов, внутренними шумами, изменениями влияющих величин и неинформативных параметров входного сигнала и др. Погрешности СИ оцениваются при его поверке.

       Поверка СИ - определение метрологической организацией погрешностей средств измерений и установление его пригодности к применению. Поскольку погрешность во времени может изменяться, проверку проводят с определенной периодичностью. Другим способом уменьшения систематических погрешностей является калибровка средств измерений непосредственно перед измерениями. 

       Калибровка – способ проверки средств измерений, заключающийся в сравнении различных мер, их сочетаний или отметок шкал  многозначных мер в различных комбинациях и вычислении по результатам этих сравнений значений отдельных мер или отметок шкалы исходя из известного значения одной из них. При калибровке обычно используют образцовую величину с уже известным значением. Калибровка позволяет устранить аддитивную погрешность.