Классификация метрологических характеристик средств измерений, их нормирование, статические и динамические характеристики

ГОСТ 8.009-84 устанавливает номенклатуру нормируемых характеристик средств измерений, которые независимо от вида измеряемых величин и принципов действия средств измерений необходимы для обоснованной оценки погрешности измерения, проводимые в конкретных условиях как в статическом, так и в динамическом режимах, а также способы нормирования и формы их представления.

Метрологическая характеристика СИ – характеристика одного из свойств измерений, влияющих на результат измерений или его погрешность.

Нормируемые метрологические характеристики – это метрологические характеристики, установленные нормативно-техническими документами.

Действительные метрологические характеристики – это характеристики СИ, полученные экспериментально.

Стандарт предусматривает следующую номенклатуру метрологических характеристик: характеристики, предназначенные для определения результата измерений; характеристики погрешностей СИ; характеристики чувствительности СИ к влияющим величинам; динамические характеристики – характеристики динамических СИ, отражающих зависимость выходного сигнала от изменяющегося во времени входного сигнала; характеристики свойств СИ, влияющих на погрешность из-за взаимодействия СИ.

В стандарте для каждой характеристики установлены способы нормирования и формы представления, приведены рекомендации по выбору комплексов метрологических характеристик.

Основными метрологическими характеристики являются: точность (погрешность), цена деления, диапазон измерений шкалы, диапазон показаний шкалы, порог чувствительности СИ, вариация и др.

Точность СИ оценивается пределом допустимой погрешности, а это наибольшее значение погрешности СИ, установленное нормативно-технической документацией для данного типа СИ, при котором оно ещё считается годным к применению.

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

Деление шкалы – это расстояние между серединами двух соседних штрихов.

Некоторые метрологические характеристики определяются из статических характеристик.

Диапазон показаний – это область значений шкалы, ограниченная конечным и начальным её значениями.

Диапазон измерений (рабочая часть шкалы) – это область значений измеряемой величины (на шкале прибора), для которой нормированы допустимые погрешности СИ.

В частных случаях, когда статическая характеристика или прямолинейна или пропорциональна, диапазон показаний совпадает с диапазоном измерений.

Чувствительность СИ – это способность СИ реагировать на изменение входного сигнала и оценивается отношением изменения выходного сигнала к вызвавшему его изменение входного сигнала.

Вариация – это характеристика постоянства показаний СИ или выходного сигнала измерительного преобразователя. Вариация проявляется в неоднозначности хода статической характеристики прибора или преобразователя при увеличении и уменьшении измеряемой величины.

Шкала – часть устройства, представляющая собой совокупность отметок и проставленных у некоторых из них отметок чисел отчётов или других символов, соответствующих ряду последовательных значений величины.

Стабильность СИ – наибольшая разность между повторными показаниями измерительного прибора при многократном измерении одной и той же величины при неизменных внешних условиях. Этот показатель является конструктивной характеристикой и отражает качество изготовления прибора.

При разработке принципов выбора и нормирования средств измерений необходимо придерживаться ряда положений, изложенных ниже.

1. Необходимо наличие однозначной связи между нормированными метрологическими характеристики (МХ) и инструментальными погрешностями.

2. нормирование МХ СИ должно производиться исходя из единых теоретических предпосылок. Это связано с тем, что в измерительных процессах могут участвовать СИ, построенные на различных принципах.

3. Нормируемые МХ должны быть выражены в такой форме, чтобы с их помощью можно было обосновано решать практически любые измерительные задачи и одновременно достаточно просто проводить контроль СИ на соответствие этим характеристикам.

4. Нормируемые МХ должны обеспечивать возможность статистического объединения, суммирования составляющих инструментальной погрешности измерений.

5. Нормируемые МХ должны быть инвариантны к условиям применения и режиму работы СИ и отражать только его свойства. Выбор МХ необходимо осуществлять так, чтобы пользователь имел возможность рассчитывать по ним характеристики СИ в реальных условиях эксплуатации.

6. Нормируемые МХ, приводимые в нормативной документации, отражают свойства не отдельно взятого экземпляра СИ, а всей совокупности СИ этого типа, т.е. являются номинальными.

В динамическом режиме СИ вследствие инерционности звеньев прибора зависимость текущего значения х и у определяется не только их функциональной связью, но и их изменением во времени.

Динамическая характеристика СИ (в общем случае) - это зависимость между информативными параметрами входного х и выходного у сигналов и времени. При практических расчётах реальное внешнее воздействие заменяют типовыми внешними воздействиями: ступенчатое, экспоненциальное, синусоидальное, треугольный импульс, прямоугольный импульс, линейный.