Средства измерений. Метрологические характеристики средств измерений.
Средства измерительной техники – обобщающие понятия, охватывающие технические средства специально предназначенные для измерений.
Измерительные принадлежности – вспомогательные средства, служащие для обеспечения необходимых условий для выполнения измерений с требуемой точностью.
Измерительное устройство – часть измерительного прибора (установки или системы), связанная с измерительным сигналом и имеющая обособленную конструкцию и назначения.
Средства измерения – техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящие и (или) хранящие единицу физической величины, размер которой принимаю неизменным в пределах установленной погрешности в течении известного интервала времени.
В зависимости от функционального назначения и конструктивного исполнения различают такие средства измерения, как:
Меры.
Измерительные преобразователи.
Измерительные приборы.
Индикаторы.
Измерительные установки.
Измерительные системы.
Измерительно-вычислительные комплексы.
Мера физической величины – средство измерений, предназначенное для воспроизведения и (или) хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров, значения которых выражены в установленных единицах и известны с необходимой точностью.
Набор мер – комплект мер разного размера одной и той же физической величины, предназначенных для применения на практике, как в отдельности, так и в различных сочетаниях.
Магазин мер – набор мер конструктивно объединённых в единое устройство, в котором имеются приспособления для их соединения в различных комбинациях. Магазин сопротивлений.
Метрологические характеристики
Метрологические характеристики средств измерений (МХ) – характеристики одного из свойств средства измерений, влияющая на результат измерения и на его погрешность.
Различают:
Нормированные метрологические характеристики.
Действительные характеристики, определяемые экспериментально.
Градуировочная характеристика средства измерения – зависимость между значениями величин на входе и выходе средства измерений, полученная экспериментально. Градуировочная характеристика в виде формулы или графика, называется функцией преобразования.
– сигнал
на выходе преобразователя.
y – сигнал на входе преобразователя.
Номинальные и реальные функции преобразования.
Реальные функции преобразования измерительных преобразователей могут отличаться от номинальных.
Смещение 0 – показание средства измерений, отличное от 0, при входном сигнале равном 0. В таком случаем реальная функция преобразования отличается от номинальной плоско параллельным сдвигом вниз, что вызывает алгебраическое добавление к одной и той же любой измеряемой величине постоянной схематической погрешности (аддитивной погрешности).
Если реальная функция отличается от номинальной углом наклона, то к измеряемой величине добавляется систематическая погрешность, значение которой тем больше, чем больше используемый при измерении диапазон преобразований. Такую погрешность называют мультипликативной. Для её исключения результат измерения необходимо умножить на поправочный коэффициент.
Переменные систематические расхождения реальной и номинальной функции преобразования могут появиться из-за нелинейности характеристики одного или нескольких измерительных преобразователей.
Гистерезисные явления измерительной цепи возникаю при систематических отклонениях реальной функции от номинальной.
Градуировочные характеристики можно рассматривать как экспериментальные модели функции преобразования измерительного прибора.
Длина деления шкалы – расстояние между осями или центрами двух соседних отметок шкалы, измеренная вдоль воображаемой линии, проходящей через середины самых коротких отметок шкалы.
Длина шкалы – длина линии, проходящей через центры всех самых коротких отметок шкалы средства измерений, и ограниченной начальной и конечной отметками.
Чувствительность средства измерений – свойство средства измерений, определяемая отношением изменения выходного сигнала к вызывающему его изменению измеряемой величины.
Диапазон показаний средства измерений – область значений шкалы прибора, ограниченная начальным и конечным значениями шкалы.
Диапазон измерений средства измерений – область значений, в пределах которой нормированный, допускаемый пределы погрешности средства измерения.
Вариация показаний измерительного прибора – разность показаний прибора в одной и той же точке диапазона измерений, при главной подходе к этой точке со стороны меньших и больших значений измеряемой величины.
Порог чувствительности – характеристика средства измерений в виде наименьшего значения измерения физической величины, начиная с которого может осуществляться её измерения данным средством.
Зона нечувствительности – диапазон значений измеряемой величины, в пределах которого её изменения не вызывают выходного сигнала средства измерений.
Дрейф в показаниях – изменение показаний средства измерения во времени, обусловленная изменением влияющих величин или других факторов.
Метрологические характеристики делятся на следующие группы:
Предназначенные для определения результатов измерений (номинальные). Включают для характеристик мер: значения мер, представляемые именованными числами. Для штриховых многозначных мер обязательны характеристики шкалы.
Характеристики погрешностей средств измерений.
Характеристики чувствительности к влияющим величинам.
Динамические характеристики.
Под градуировкой понимают определение градуировочной характеристики средств измерений.
Цена единицы наименьшего разряда кода или номинальная ступень квантования для устройств с дискретной выдачей измерительной информацией, ограничивает фиксируемый уровень изменения выходного сигнала снизу. Сверху ограничивается числом разрядов кода.
Цена деления шкалы – разность значений величин, соответствующих двум соседним отметкам шкалы средства измерений.
Цена единицы наименьшего разряда кода либо номинальная ступень квантования, если она больше цены единицы наименьшего разряда кода, - изменение измеряемой величины, на которое прибор реагирует сменой показаний на цифровом табло.
Погрешность средства измерений – разность между показаниями средства измерений и истинным (действительным) значением измеряемой физической величины.
Систематическая погрешность – составляющая погрешности средства измерения, принимаемая за постоянную или закономерно изменяющуюся.
Случайная погрешность – составляющая погрешности, изменяющаяся случайным образом.
По формам представления различают абсолютную и относительную погрешность.
Разновидностью относительной погрешности является приведенная погрешность – отношение абсолютной погрешности к условно принятому значению величины, постоянному во всём диапазоне измерений или части диапазона (нормирующим значением).
В зависимости от использования средств измерений и режима измерений различают основную и дополнительную, статическую и динамическую погрешности.
Основная погрешность – погрешность средства измерений, применяемого в нормальных условиях.
Дополнительная погрешность – погрешность средства измерений, возникающая дополнительно к основной погрешности, вследствие отклонения какой-либо из влияющих величин от нормального её значения или вследствие её выхода за пределы нормальной области значений.
Точность средства измерений – характеристика качеств средства измерений, отражающая близость его погрешности к 0.
Класс точности средства измерений – обобщённая характеристика данного типа средств измерений, как правило отражающая уровень их точности и выражаемая пределами допускаемых основной и дополнительной погрешностей, а также другими характеристиками, влияющими на точность.
Предел допускаемой погрешности – наибольшее значение погрешности средства измерений, устанавливаемая нормативным документом для данного типа средств измерений, при котором оно признаётся годным к применению.
Характеристики погрешностей измерительного прибора:
Значение погрешности. ∆
Значение случайной составляющей погрешности.
Значение среднего квадратического отклонения.
Значение случайной составляющей погрешности от вариации выходного сигнала.
Значение систематической составляющей погрешности.
