1.13. Метрологические показатели и характеристики средств измерений
При выборе средств измерений необходимо учитывать их метрологические показатели. К ним относятся:
1) Длина деления шкалы – расстояние между серединами двух соседних отметок шкалы.
2) Цена деления шкалы – разность значений величин, соответствующих двум соседним отметкам шкалы.
3) Функция преобразования – зависимость между входной и выходной величинами средства измерения.
4) Диапазон показаний – область значений шкалы, ограниченная конечным и начальным ее значениями.
5) Диапазон измерений – область значений измеряемой величины, в пределах которой нормированы допускаемые пределы погрешности средства измерений.
6) Чувствительность средства измерений – отношение изменения сигнала на выходе к изменению сигнала на входе средства измерения.
7) Вариация – наибольшая разность между показаниями прибора при измерении одной и той же величины.
8) Стабильность средства измерений – свойство, выражающее стабильность его метрологических характеристик во времени.
Метрологические характеристики – это характеристики, предназначенные для оценки качества средств измерений (СИ) и характеристик инструментальной составляющей погрешности СИ.
Индивидуальные характеристики погрешности однотипных средств измерений (СИ) отличаются друг от друга. Поэтому для однотипных СИ устанавливают предельные (максимально допустимые) значения характеристик погрешности, одинаковые для всех СИ данного типа. Установленные таким образом характеристики получили название нормируемых метрологических характеристик. Они указываются в паспортах СИ.
ГОСТ 8.401-80 (Классы точности средств измерений. Общие положения) предусматривает нормирование следующих величин:
1) пределов допускаемой основной погрешности ΔOP и соответствующих нормальных условий эксплуатации;
2) пределов допускаемой дополнительной погрешности ΔCP и соответствующих диапазонов изменения влияющих величин;
3) пределов допускаемой вариации HP.
Нормирование основной составляющей инструментальной погрешности.
Предельное значение основной составляющей инстру-ментальной погрешности указывается в виде класса точности на шкале средства измерений.
1. Если погрешность средства измерений мультипликативная:
ΔO = ± bXД, (1.23)
то класс точности S равен предельному значению основной относительной погрешности:
.
(1.24)
В
0.5
этом случае класс точности указывается
на шкале прибора в круге.
Пример:
2. Если погрешность средства измерений аддитивная:
ΔO = ± a, (1.25)
то класс точности S равен предельному значению основной приведенной погрешности:
.
(1.26)
В этом случае класс точности указывается на шкале прибора без каких-либо дополнительных обозначений.
Пример: 1,5 .
3. Если погрешность средства измерений аддитивно-мульти-пликативная:
Δ = ±(a+bXД), (1.27)
то класс точности S вычисляется по следующему выражению:
,
(1.28)
где
c = b + d; (1.29)
;
(1.30)
XК – верхний предел измерения прибора.
В этом случае класс точности указывается на шкале прибора в виде отношения c/d.
Пример: 0,5/1,5 .
Кроме предельного значения основной составляющей инструментальной погрешности нормируются и нормальные условия эксплуатации.
Пример: Преобразователь предназначен для работы в диапазоне температур от +1 до +50 оС; электрическое питание осуществляется от источника постоянного питания напряжением (360 ± 0,72) В; и т.д.
Нормирование дополнительной составляющей инструмен-тальной погрешности. Пределы допускаемой дополнительной погрешности ΔCP могут устанавливаться по-разному.
1. В виде постоянного значения для каждого из поддиапазонов изменения влияющих величин.
Пример: Значение дополнительной погрешности милливольт-метра, вызванной отклонением температуры окружающего воздуха (t) от нормального значения, не превышает:
ΔCP(t)=0,05 мВ при отклонении температуры на 10 оС;
ΔCP(t)=0,08 мВ при отклонении температуры на 20 оС;
и т. д. для каждой из влияющих величин.
2. В виде функции от влияющей величины.
Пример: Значение дополнительной погрешности автомати-ческого моста, вызванной отклонением напряжения питающей электрической сети U от нормального значения, не превышает:
ΔCP(U) = 0,07(U–220) Ом;
и т. д. для каждой из влияющих величин.
Нормирование вариации. Предельное значение вариации устанавливается, как правило, в виде постоянного значения НP.
Пример. Вариация выходного сигнала преобразователя во всем диапазоне измерения не превышает 1%.