1.2 Өлшеу құралдарының метрологиялық сипаттамалары

Барлық өлшеу құралдары өзара салыстыруға мүмкiндiк беретiн ортақ қасиеттерге ие: метрологиялық, қолдану кезiндегi, ақпараттық, тағы басқалар. ӨҚ жеке түрлері тиiстi нормативтiк-техникалық құжаттарда көрсетілетін ерекше қасиеттерге ие болады. Сондықтан метрологиялық мiнездемелерi бойынша қолданылатын өлшеу құралдарына енгізілетін қателік құраушыларын маңызды ерекшелеу және бағалануы қажет.

Өлшеу құралының метрологиялық мiнездемесi - өлшеу құралының нәтижесі мен қателіктеріне әсер ететін қасиеттердiң бiрi. ӨҚ әрбiр түрі үшiн өз метрологиялық мiнездемелерi орнатылады. Нормативтiк-техникалық құжаттармен орнатылатын метрологиялық мiнездемелер мөлшерленетiн,ал эксперименталдi анықталатын - нақты метрологиялық мiнездемелер деп аталады.

Метрологиялық мiнездемелерге өзгеру функциялары, өлшеу құралының қателігіі, сезгіштік, шкаланың бөлу бағасы, сезгіштік табалдырығы, өлшеу аралығы, көрсеткіш вариациясы, т.б. жатады. Олар дайындау кезінде қаншалықты шыдамды және пайдалануда тұрақты болуына ӨҚ көмегімен алынған нәтижелер дәлдiгi тәуелдi болады.

Түрлену функциясы (өрнектеудiң статикалық мiнездемесi) - өлшеу құралының шығатын және кiретiн сигналдарын информациялық параметрлердiң арасындағы функциялық тәуелдiлiгі. Өлшеу құралына қолданылатын өзгеру функциясы мен лсы құралға бекітілген ғылыми-техникалық құжаттамасы құралдың номиналды өзгеру функциясы деп аталады. Өрнектеудiң номиналды статикалық мiнездемесi кiріс шаманың мәнiн шығыс мән бойынша есептеуге мүмкiндiк бередi. Ол аналитикалық, кестелiк немесе график түрiнде беріле алады.

ӨЖ қателiгі - өлшеу құралының көрсеткіші және өлшенетiн шаманың (нақты ) шын мәнiнiң аралығындағы айырымды анықтайтын ең маңызды метрологиялық мiнездеме. Өлшеу үшін көрсеткіш ретінде оның номинал мәнi есептеледі.

ӨЖ сезгiштiгі - өлшенетiн шаманың өзгерiсіне әкелетін құралдың шығыс сигналының қатынасын анықтайтын өлшеу құралының қасиетi. Абсолюттi және салыстырмалы сезгiштiк болып бөлінеді. Абсолюттi сезгiштiк мына формула бойынша анықтайды

(1.1)

Салыстырмалы сезгiштiк мына формула бойынша анықтайды

,

мұндағы Ү – шығыстағы сигнал өзгерісі, Х — өлшенетін шама өзгерісі, X — өлшенетін шама.

Сезгiштiктiк сызықты емес статикалық өрнектеулерде X-тен, сызықтыда тұрақты.

Тұрақты сезгiштiкте шкала өлшегiш аспаптарында бiр қалыпты, яғни көршi межелiк бөлiнiстерiнiң арасындағы қашықтық бiрдей.

Шкала бөлiгiнiң құны (тұрақты құрал) - ӨЖ-нің екi көршi межелiк белгiлерiне сәйкес шама мәнiнiң айырымы. Бiрдей өлшемдi межелiкті құралдардың бөлу бағасы тұрақты болады. Бiрқалыпты емес межелiгi бар құралда бөлу құны шкаланың әртүрлi бөлiмшелерiнде әртүрлі, және осы жағдайда бөлудiң ең төменгi құны мөлшерленеді. Шкала бөлiгiнiң құны құралдың бiр межелiк бөлiнiсіне келетiн өлшенетін шама бiрлiгінің санына тең, және сонымен бiрге абсолюттi сезгiштiк арқылы анықтала алады:

. (1.2)

Сезгiштiк табалдырығы - берілген құралмен оның өлшемінің өзгерісі іске асатын мәннен бастап физикалық шаманың өзгерiсінiң ең кiшi мәнi. Сезгiштiк табалдырығы кiріс шама бiрлiктерiмен өрнектеледі.

Өлшем ауқымы - ӨЖ қателігінің жіберілетін қателіктері аралықтарындағы шама облысы. астынан және үстiнен (сол жағында және оңнан солға) шектейтiн шама мәндерi сәйкесiнше өлшеу ауқымының төменгі және жоғарғы шектері деп аталады. Өлшеу дәлдігін жоғарылату үшін ӨЖ-нің өлшеу ауқымын бiрнеше төменгi диапазондарға бөлшектеуге болады. Бір диапазоннан екіншісіне өткенде негізгі қателіктің кейбір құраушылары азаяды, бұл өлшеу дәлдігін арттырады. Қателіктер қалыптастырылғанда әр диапазондардың өз қателік шектері жіберіледі. Бастапқы және соңғы шкала мәндерімен шектелетін аспаптың шкала мәндерінің облысы көрсеткіш диапазоны деп аталады.

Өлшеу нәтижелерін сандық код түрінде беретін өлшеу құралдары үшін кіші разрядты бірлік құны, шығыс код түрі (екілік, екілік-ондық) және код разрядтары саны көрсетіледі.

Өлшеу құралының зерттеу объектісінің жұмыс тәртібіне әсерін бағалау үшін кіріс толық кедергі Z_вх көрсетіледі. Бұл кедергі зерттеу объектісінің пайдаланатын қуатына ықпал етеді.

Өлшеу құралына жіберілетін жүктеме шығыс толық кедергіге Z_вых тәуелді. Шығыс кедергі кіші болған сайын өлшеу құралының жіберетін жүктемесі үлкен болады.

Көрсеткіштер вариациясы - өзгерiссiз сыртқы шарттарда құралдың шығыс белгiсiнiң ең үлкен вариациясы. Ол құралдардың түйiндерiндегi, механикалық және магниттi гистерезистiк элементтерде, т.б. үйкелiс және люфт әсерi болып табылады.

Шығу белгiсiнiң вариациясы - кiретiн шаманың тиiстi оңынан және сол жағынан кіретін мәні кезінде нақты мәнiне сәйкес келетін шығыс белгі мәндерi арасындағы айырым.

Динамикалық сипаттама, яғни ӨЖ-нің шығыс сигналының уақыт бойынша өзгеретін: кіріс сигнал параметрлері, сыртқы әсерлер, жүктемеге тәуелділігін анықтайтын өлшеу құрылғыларының инерциялық қасиеттерінің сипаттамасы. Оларға өлшеу құралының жұмысын көрсететін дифференциалды теңдеулер; ауыспалы және импульсты ауыспалы функция, амплитудалық және фазалық сипаттамалар, берiлiс функциясы жатады.

Өлшеу құралдарының динамикалық сипаттамасы динамикалық қателікті анықтайды. Өлшеу құралдарының динамикалық сипаттамасы - өзгермелі физикалық шаманың өлшеу кезінде пайда болатын қателігі.

Мөлшерленетiн метрологиялық мiнездемелер - нормативтiк құжатпен орнатылатын өлшеу құралдарының метрологиялық мiнездемелерiнiң жиынтығы. Осы жиынтықты құрайтын мөлшерленетiн метрологиялық сипаттамалар ӨЖ-нің нақты қасиеттерін қамтып көрсету тиiс және олардың номенклатурасы қойылған өлшеу міндетін орындау үшін қажетті ӨЖ-нің жұмыс шарттарында өлшеу қателігінің құраушысын бағалау үшін жеткілікті болуы қажет. ӨЖ-нің мөлшерлелетiн метрологиялық мiнездемелерiнiң ортақ тiзiмi, олардың ұсынысының формасы және мөлшерлеудiң әдiстерi ГОСТтармен бекiтiледi. Оған кiре алады:

• өлшеу шектерi, шкала шектері;

• аналогтық құралдың бiрдей өлшемдi межелiгiн бөлу немесе көпмәндi өлшемдi бөлуді бағалау, бiрқалыпты емес межелiк кезінде - ең төменгi бөлу бағасы;

• шығыс коды, код разрядтарының саны, ең кіші разрядты сандық ӨЖ-нің нақтылы бағасы;

•  бiр мәндi өлшемнің номинал мәні, өлшеу түрлендiргiштерінің өрнектеуiнiң номиналды статикалық мiнездемесi;

• ӨЖ қателігі;

• аспаптың немесе түрлендіргіштің шығыс сигналының көрсеткіш вариациясы;

• өлшеу құралының толық кіріс кедергісі, өлшеу түрлендіргіштің толық шығыс кедергісі;

•  өлшеу түрлендiргiшінің немесе өлшеуіштің шығыс сигналының информативтi емес параметрлерi;

•  ӨЖ динамикалық мінездемесі; әсер ету функциясы. Өлшеу құралдарын пайдалану кезінде метрологиялық мiнездемелерден басқа метрологиялық емес мінездемелер де маңызды: сенiмдiлiк көрсеткiштерi, электртөзімділік, оқшаулау кедергісі, климаттық және механикалық әсерлерге орнықтылық, жұмыс тәртiбiн орнату уақыты, тағы басқалар.

Өлшеу құралының сенiмдiлiгi - бұл берілген уақыт мерзімінде белгілі жұмыс жағдайларында ӨЖ-нің мөлшерленген мiнездемелерін сақтау қабілеті. Құрал сенiмдiлiгінің негiзгi белгiлері болып ықтималдық және орташа тоқтаусыз жұмыс істеу ұзақтығы есептеледі.

Бұзықсыз жұмыстың ықтималдығы белгілі уақыт ағымында құралдың ақауларының жоқтығының ықтималдығымен анықталады.

Средняя продолжительность — отношение времени работы при­бора к числу отказов за это время.

Орташа ұзақтық – құралдың жұмыс уақытының осы уақыттағы ақаулар санына қатынасы

.