Метрологические характеристики (МХ) средств измерений — это характеристики, оказывающие влияние на результаты и погрешности измерений. Информация о назначении МХ приведена в документации на средства измерений (в ГОСТе, в ТУ, в паспорте). Метрологические характеристики, установленные нормативными документами, называют нормируемыми.
MX СИ предназначены для:
- оценки технического уровня и качества средства измерения.
- уточнения результатов измерения и оценки погрешности.
Статические характеристики прибора справедливы для установившегося режима работы, динамические - учитывают переходные процессы (переходная характеристика, импульсная переходная характеристика, амплитудно-фазовая характеристика, амплитудно-частотная характеристика, передаточная функция).
При установлении совокупности нормируемых МХ для средств измерений конкретного вида необходимо использовать номенклатуру характеристик, регламентированных государственным стандартом ГОСТ 8.009—84 «ГСИ. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений». В этом стандарте приведены рекомендации по выбору МХ для различных видов СИ и критерий рациональности основных составляющих погрешности. Все МХ можно разделить на две группы, определяющие область применения СИ и качество измерения.
Основными МХ первой группы, являются:
Диапазон измерений - область значений величины, в пределах которых нормированы допускаемые пределы погрешности. Значение величины, ограничивающее диапазон измерений снизу или сверху (слева и справа), называют соответственно нижним или верхним пределом измерений.
Порог чувствительности — наименьшее изменение измеряемой величины, которое вызывает заметное изменение выходного сигнала. Чувствительность — отношение изменения сигнала на выходе СИ к вызывающему его изменению измеряемой величины.
К МХ второй группы относятся свойства: точность, сходимость и воспроизводимость измерений.
Точность — свойство измерений, отражающее близость их результатов к истинному значению измеряемой величины. Высокая точность измерений соответствует малым погрешностям. В практике применения СИ наиболее широко используется такая характеристика, как класс точности.
Класс точности СИ— обобщенная характеристика, выражаемая пределами допускаемых погрешностей, а также другими характеристиками, влияющими на точность. Классы точности конкретного типа СИ устанавливают в нормативных документах, которые определяют конкретные требования к метрологическим характеристикам, в совокупности отражающим уровень точности СИ данного класса.
Чаще всего класс точности соответствует приведенной погрешности СИ, отнесенной к конечному значению шкалы СИ (прибора) — к максимальному значению ФВ в диапазоне (поддиапазоне) измерений.
«Точность» и «погрешность» — понятия, во многом близкие друг другу.
Погрешность измерения — отклонение результата измерения от истинного (или действительного) значения измеряемой физической величины.
Погрешность указывает границы неопределенности значения измеряемой физической величины. Она характеризует точность результатов измерений, проводимых данным средством.
Погрешность не следует путать с ошибкой измерений, связанной с субъективными обстоятельствами. Погрешности измерений обычно приводятся в технической документации на СИ или в нормативных документах.
Правильность — свойство измерений, отражающее близость к нулю систематических погрешностей в их результатах. Результаты измерений правильны, когда они не искажены систематическими погрешностями.
Сходимость — свойство измерений, отражающее близость друг другу результатов измерений, выполняемых в одинаковых условиях, одним и тем же СИ, одним и тем же оператором. Для методик выполнения измерений — это одна из важнейших характеристик.
Воспроизводимость — свойство измерений, отражающее близость друг к другу результатов измерений, выполняемых в различных условиях — в различное время, в разных местах, разными методами и средствами измерений. В процедурах испытаний продукции воспроизводимость, как и сходимость, также является важнейшей характеристикой.
Основные характеристики средств измерений:
- принцип действия СИ — физический принцип, положенный в основу построения СИ данного типа;
- нормируемые метрологические характеристики (НМХ) — комплекс MX, устанавливаемых в нормативной технической документации (НТД) на СИ;
- функция преобразования — зависимость информативного параметра выходного сигнала от информативного параметра входного сигнала;
- функция влияния — зависимость изменения MX СИ от изменения влияющей величины или от изменения совокупности влияющих величин;
Нормируемые метрологические характеристики (НМХ) СИ конкретного типа в соответствии с ГОСТ 8.009—84:
1. Номинальное значение меры.
2. Номинальная статическая характеристика Пр.
3. Цена деления шкалы прибора или единица младшего разряда.
4. Входное сопротивление (емкость, индуктивность).
5. Значения погрешностей (основная и дополнительная погрешность прибора, класс точности).
6. Диапазон измерений.
7. Чувствительность (порог чувствительности).
8. Время установления показаний.
9. Быстродействие (число измерений в единицу времени).
10. Потребляемая мощность.
11. Наработка на отказ (среднее время непрерывной работы до первого ремонта для заданной группы приборов).
Лекция 2: Государственная система обеспечения единства измерений