2.4. Метрологические характеристики средств измерений

Основными нормируемыми характеристиками измерительных средств для технических измерений являются:

Диапазон измерений - область значений измеряемой величины, для которой нормированы пределы погрешности прибора;

Диапазон показаний (измерений по шкале) - область значений шкалы, ограниченная ее начальным и конечным значениями; например для вертикального оптиметра диапазон показаний 0,2 мм, пределы показаний (начальное и конечное значения шкалы) ±0,1 мм. Диапазон измерений меньше или равен диапазону показаний.

Пределы измерения - наибольшее или наименьшее значение диапазона измерения.

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

Длина (интервал) деления шкалы - расстояние между осями двух соседних отметок шкалы.

Чувствительность - свойство, отражающее способность реагировать на изменение измеряемой величины.

Стабильность - свойство, отражающее постоянство во времени метрологических показателей.

Класс точности средства измерений — это обобщенная характеристика, определяемая пределами допускаемых основных и дополнительных погрешностей, а также другими свойствами, влияющими на точность, значения которых установлены в стандартах на отдельные виды средств измерений. Класс точности средств измерений характеризует их свойства в отношении точности, но не является непосредственным показателем точности измерений, выполняемых при помощи этих средств.

Основной погрешностью средства измерений называют погрешность при использовании средства измерения в нормальных условиях, указываемых в стандартах, технических условиях, паспортах и т. п. В зависимости от режима применения различают динамическую и статическую погрешности.

Статическая погрешность измерительного средства - погрешность, возникающая при использовании измерительных средств для измерения постоянной величины.

Динамическая погрешность - погрешность, возникающая при использовании измерительного средства для измерения переменной во времени величины.

Основную погрешность средств измерений нормируют согласно ГОСТ 13.000-68, заданием пределов допускаемой основной погрешности. Когда основная погрешность находится в этих пределах, средства измерения допускаются к применению.

Пределы допускаемой основной погрешности задают в виде абсолютных, относительных или приведенных погрешностей измерительного средства.

Статические и динамические характеристики измерительных устройств

В общем случае состояние (режим работы) измерительного устройства, при котором значения входного X и выходного У сигналов не изменяются, называют статическими (стационарными или равновесными).

Статической характеристикой измерительного устройства называют функциональную зависимость выходного сигнала от входного в статическом режиме работы указанного устройства. Более точно статическую характеристику можно определить как зависимость информативного параметра выходного сигнала от информативного параметра его входного сигнала в статическом режиме. Статическая характеристика описывается в общем случае некоторым нелинейным уравнением (уравнением преобразования):

Y=f(X) (2.1)

Для измерительных преобразователей, а также измерительных приборов с неименованной шкалой или со шкалой, отградуированной в единицах, отличных от единиц измеряемой, величины, статическую характеристику принято называть функцией преобразования. Для измерительных приборов иногда статическую характеристику называют характеристикой шкалы.

Определение статической характеристики связано с выполнением градуировки, поэтому для всех средств измерений используют понятие градировочной характеристики, под которым понимают зависимость между значениями величин на выходе и входе средства измерений, составленную в виде таблицы, графика или формулы.

Чувствительность измерительных устройств так же является статической характеристикой. Чувствительность определяют как отношение изменения сигнала на выходе измерительного прибора к вызывающему его изменению измеряемой величины. Порог чувствительности (реагирования) – наименьшее изменение входного сигнала , которое вызывает уверенно фиксируемое изменение выходного сигнала.

Режим работы измерительного устройства, при котором значения выходного и входного сигналов изменяются во времени, называют динамическим (нестационарным или неравновесным).

Практически все измерительные устройства имеют в своем составе инерционные элементы, а именно: подвижные механические узлы, электрические или пневматические емкости, индуктивности, элементы, обладающие тепловой инерцией и т. п. Наличие инерционных элементов определяет инерционность всего измерительного устройства, т. е. приводит к тому, что в динамическом режиме мгновенное значение выходного сигнала измерительного устройства зависит не только от мгновенного значения входного сигнала, но и от любых изменений этого сигнала, т. е. от его первой и второй производных и производных более высокого порядка.

Указанные инерционные свойства измерительных устройств определяют динамической характеристикой.

Динамическая характеристика измерительного устройства в общем случае это зависимость между информативными параметрами выходного и входного сигналов и временем или зависимость выходного сигнала от входного в динамическом режиме.

Динамическую характеристику измерительного устройства принято описывать дифференциальным уравнением, передаточной или комплексной частотной функциями.

Статическими измерениями являются, например, измерения размеров тела, постоянного давления, динамическими - измерения пульсирующих давлений, вибраций.