 |
Метрологические характеристики
|
|
|
|
Метрологические характеристики (МХ) – это характеристики свойств СИ, оказывающие влияние на результат измерения и его погрешности. Характеристики, устанавливаемые нормативно-технической документацией называются нормированными, а определяемые опытным путем – действительными.
Метрологические характеристики позволяют:
- определять результаты измерений и рассчитывать оценки характеристик инструментальной составляющей погрешности в реальных условиях применения СИ;
- рассчитывать МХ каналов измерительных систем, состоящих из ряда СИ с известными МХ;
- производить оптимальный выбор СИ, обеспечивающих требуемое качество измерений;
- сравнивать СИ различных типов с учетом условий применения.
При выборе и нормировании МХ необходимо иметь наличие однозначной связи между нормированными МХ и инструментальными погрешностями, причем МХ должны быть аргументами, а номенклатура МХ должна быть оптимальна. В общем случае они должны обеспечивать возможность суммирования (объединения) следующих составляющих:
- 
- основная погрешность, вызванная отличием действительной функции преобразования от номинальной;
- 
- реакция СИ на изменение внешних условий – дополнительная погрешность;
- 
- динамическая погрешность – реакция СИ на скорость изменения входного сигнала;
- 
- погрешность зависит от характеристик и параметров выходной цепи СИ, обусловлена взаимодействием СИ с объектом измерения.
Таким образом, инструментальная составляющая погрешности СИ:
.
Метрологические характеристики делятся на группы:
1. МХ, предназначенные для определения точности показаний СИ:
- функция преобразования F(X) – задается в виде формулы, таблицы или графика и используется для определения измеряемой величины X по известному значению информативного параметра его выходного сигнала (градуировочная характеристика);
|
|
|
- цена деления – разность значений измеряемой величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы;
- диапазон измерений – область значений измеряемой величины, заключенная между наибольшим и наименьшим пределами измерения;
- значения однозначной или многозначной меры;
- диапазон показаний – область значений шкалы СИ, ограниченная начальным и конечным делениями.
2. МХ погрешностей СИ:
- характеристики систематической погрешности;
- характеристики случайной составляющей погрешности.
3. МХ чувствительности СИ к влияющим факторам – функция влияния или их совокупности в рабочих условиях применения СИ.
4. Динамические характеристики СИ.
КЛАССЫ ТОЧНОСТИ СИ
Нормированные МХ наиболее полно описывают метрологические свойства СИ. Однако в настоящее время в эксплуатации находятся большое число СИ, метрологические характеристики которых нормированы с помощью классов точностей. Класс точности – обобщающая характеристика всех СИ данного типа, обеспечивающая правильность их показаний и устанавливающая оценку снизу точности показаний. Знание класса позволяет определить не точность конкретного измерения, а лишь указать пределы, в которых находится значение измеряемой величины. СИ может иметь два и более класса точности, например, при наличии нескольких диапазонов измерения.
Пределы допускаемых основной и дополнительной погрешностей выражают в форме приведенных, относительных или абсолютных погрешностей.
Обозначение классов точности может быть разным. В технической документации, например, может применяться условное обозначение или с помощью прописных букв русского алфавита (М, С и т.п.) или римскими цифрами (I, II и т.п.).
|
|
|
А. Для приборов с равномерной, практически равномерной или степенной шкалой, нулевое значение входного (выходного) сигнала у которых находится на краю или вне диапазона, обозначение класса точности арабской цифрой из ряда (1; 1,5; 1,6; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6)10 n, где n = - 2, -1, 0, 1 означает, что значения измеряемой величины не отличается от того, что показывает указатель, более чем на соответствующее число процентов от верхнего предела измерения.
Пример 1.5. Указатель отсчетного устройства прибора со шкалой 0…200 класса точности 0,5 показывает 124. Чему равна измеряемая величина?
Для этого прибора измеряемая величина не может отличаться от того, что он показывает, больше чем на 
. Следовательно, измеряемая величина находится в пределах 
.
Б. Если при тех же условиях шкала двусторонняя, то указание измеряемой величины не отличается от того, что показывает указатель, больше чем на соответствующее классу точности число процентов от большего из модулей пределов измерения.
Пример 1.6 Прибор класса точности 1,5 со шкалой (- 5) – 0 – (+ 20) показывает значение измеряемой физической величины + 4. Чему равна измеряемая величина?
Решение. Для этого прибора измеряемая величина не может отличаться больше, чем на 
. Поэтому измеряемая величина будет находиться в пределах 
.
В. У СИ с установленным номинальным значением отличие измеряемой величины от той, что показывает указатель, не может превышать процента от номинального значения.
Пример 1.7 Цифровой прибор класса точности 2,0 с номинальным значением измеряемой величины 50 показывает 47. Чему равна измеряемая величина?
Решение. Измеряемая величина не может отличаться от числа на табло, больше чем на 
. Следовательно измеряемая величина будет находится в пределах 
.
Г. Для приборов с существенно неравномерной шкалой нормирующее значение принимают равным всей длине или ее части, соответствующей диапазону измерений. В этом случае абсолютная погрешность также выражается в единицах длины, а класс точности указывается с дополнительным условным знаком, например, 0,5, 1, и т.д., где 0,5; 1,6; … - процент нормирующего значения.
Д. Если класс точности обозначается с дополнительным знаком
и т.д., то это означает, что абсолютная погрешность исчисляется как процент от того значения, которое показывает указатель отсчетного устройства.
|
|
|
Пример 1.8 Указатель прибора класса точности показывает 40. Чему равна измеряемая величина?
Решение. При таком обозначении класса измеряемая величина не может отличаться от значения, которое показывает указатель более, чем на 2,5%. Поэтому 
, а измеряемая величина находится в пределах 
.
Е. Иногда абсолютная погрешность задается формулой 
. В этом случае пределы допускаемой основной относительной погрешности вычисляются по формуле:
,
где 
- больший (по модулю) из пределов измерения,
c,d – отвлеченные положительные числа, выбираемые из ряда (см. п. А). В этом случае класс точности задается дробью c/d.
Пример 1.9 Указатель прибора класса точности 0,02/0,01 со шкалой (- 50) – 0 (+ 50) показал значение измеряемой величины – 25. Чему равна измеряемая величина?
Решение. По формуле (n. Е) находим
Абсолютная погрешность составит 
, а измеряемая величина 
.
|
|
|
