Библиографический список

1. Сергеев А.Г, Латышев М.В., Терегеря В.В. Метрология, стандартизация и сертификация. Учеб. пособие. – Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Логос, 2005. – с. 122 – 177.

2. Шустов Ю.С., Плеханова С.В. Основы метрологии и измерительные приборы в текстильной промышленности. Учеб. пособие. – М.: МГТУ им. Косыгина, 2005. – 141 с.

3. Бузов Б.А. Управление качеством продукции, техническое регулирование и технический регламент, стандартизация и сертификация. Учеб. пособие. – М.: ИИЦ МГУДТ, 2005. – с. 88 – 91.

Основные теоретические положения для освоения материала темы

Для оценки пригодности средств измерений (СИ) к изменениям в известном диапазоне с известной точностью вводят метрологические характеристики с целью: обеспечения возможности установления точности измерений; достижения взаимозаменяемости средств измерений, сравнения средств измерений между собой и выбора нужных средств измерения по точности и другим характеристикам; определения погрешностей измерительных систем и установок на основе метрологических характеристик входящих в них средств измерений; оценки технического состояния средств измерений при поверке.

По ГОСТ 8.009-84 устанавливают перечень метрологических характеристик, способы их нормирования и формы представления.

На практике наиболее распространены следующие метрологические характеристики средств измерений:

- диапазон измерений – область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые пределы погрешности средств измерений;

- предел измерения – наибольшее и наименьшее значение диапазона измерения; для мер – это номинальное значение воспроизводимой величины;

- цена деления шкалы – разность значений величин, соответствующих двум соседним отметкам шкалы;

- чувствительность – отношение изменения сигнала Δy на выходе средства измерения к вызвавшему это изменение изменению Δx сигнала на входе (1) или отношение линейного или углового перемещения Δn указателя к изменению ΔА измеряемой величины, вызвавшему это перемещение (2)

, (1)

, (2)

Если Δn выражено числом деления шкалы, а ΔА – в единицах измерения шкалы прибора, то величина (с), обратная чувствительности, равняется цене одного деления шкалы

, (3)

- порог чувствительности – наименьшее значение измеряемой величины, вызывающее заметное изменение показаний прибора;

- вариация (гистерезис) – разность между показаниями средства измерения в данной точке диапазона измерения при возрастании и убывании измерений величины и неизменных внешних условиях

, (4)

где Х_В, Х_Y – значение измерений образцовыми средствами измерений при возрастании и убывании величины Х.

- градуировочная характеристика – зависимость между выходным и входным сигналом средства измерения, полученная экспериментально, способная изменяться под воздействием внешних и внутренних причин (например, скорости изменения измеряемой величины при измерении или инерции прибора);

- погрешность средства измерения – есть разность между показаниями средства измерения и истинными (действительными) значениями физической величины; все погрешности средств измерений в зависимости от внешних условий делятся на основные и дополнительные;

- основная погрешность – это погрешность средства измерения при нормальных условиях эксплуатации;

- дополнительная погрешность средства измерения – это погрешность средства измерения в рабочих условиях, зачастую отличающихся от нормальных более широким диапазоном влияющих величин;

- предел допускаемой погрешности – наибольшая погрешность, вызываемая изменением влияющей величины, при которой средство измерения по технически требованиям может быть допущено к применению;

- суммарная абсолютная погрешность средства измерения при влияющих факторах

, (5)

где Δ₀ – основная погрешность средства измерения; Δ_i – дополнительная погрешность, вызванная изменением i - го влияющего фактора.

Иногда дополнительную погрешность нормируют в виде коэффициента, указывающего, «на сколько» или «во сколько» изменяется погрешность при отклонении номинального значения. (например, указание, что температурная погрешность вольтметра составляет ± 1% на 10 ⁰С, означает, что при изменении среды на каждые 10 ⁰С добавляется дополнительная погрешность 1%).

- систематическая погрешность – это составляющая общей погрешности, которая остается постоянной или закономерно изменяется при многократных измерениях одной и той же величины;

- случайная погрешность – это составляющая общей погрешности, изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же величины случайным образом;

- статическая погрешность – возникает при изменении постоянных величин после завершения переходных процессов в элементах средства измерения;

- динамическая погрешность – разность между погрешностями средства измерения в динамическом режиме и его статической погрешностью;

- абсолютная погрешность – разность между показанием (х) средства измерения и действительным значением (х_Д) измеряемой величины

, (6)

- относительная погрешность – отношение абсолютной погрешности к действительному х_Д значению, выраженное в процентах

, (7)

Эта формула показывает, что для одного и того же средства измерения δ уменьшается с ростом х_Д и приближается к ∞ при х_Д →0.

Указание только абсолютной погрешности не позволяет сравнивать между собой по точности средства измерения с разным пределом измерений, а указание относительной погрешности также ограничено из-за непостоянства величины δ. Поэтому получило большое распространение нормирование приведенной погрешности как отношение Δ к нормируемому значению х_N (в %):

, (8)

Нормируемое значение выбирают в зависимости от вида и характера шкалы прибора.

Качество измерений принято оценивать величиной предельной относительной погрешности g_m (таблица 1).

Таблица 1.

Характеристики качества измерений средств измерений

Характеристика качества измерений	Предельная относительная погрешность, gm, %
очень хорошее	менее 1
среднее	от 1 до 5
низкое	более 5

- показатель точности средства измерения – величина, обратная предельной относительной погрешности g_m, выраженной в процентах

, (9)

Для всех средств измерения можно установить единые классы точности, определяемые в зависимости от величины максимального показателя точности.

- класс точности средства измерения – это обобщенная метрологическая характеристика, определяющая различные свойства средства измерения; класс точности уже включает систематическую и случайную погрешности, может включать вариацию показаний и величину нестабильности (процентное изменение значения меры в течение года); класс точности не является непосредственной характеристикой точности измерений, выполняемых с помощью средства измерения, поскольку точность измерения зависит и от метода измерения, взаимодействия средства измерения с объектом, условий измерения и т.д.; определяя класс точности средства измерения нормируют, прежде всего, пределы допускаемой основной погрешности, пределы допускаемой дополнительной погрешности устанавливают в виде дольного (кратного) значения допускаемой основной погрешности; класс точности средства измерения присваивают при его разработке по результатам государственных приемочных испытаний (классы и показатели точности приборов приведены в таблице 2).

Таблица 2.

Показатели точности приборов различных классов

Класс точности	Показатель точности, не менее	Класс точности	Показатель точности, не менее
5а	100000=1,0·105	2а	100=1,0·102
5б	50000=0,5·105	2б	50=0,5·102
5в	20000=0,2·105	2в	20=0,2·102
4а	10000=1,0·104	1а	10=1,0·101
4б	5000=0,5·104	1б	5=0,5·101
4в	2000=0,2·104	1в	2=0,2·101
3а	1000=0,1·103	0а	1=1,0·100
3б	500=0,5·103	0б	0,5=0,5·100
3в	200=0,2·103	0в	0,2=0,2·100

*Примечание: 1. Чем выше числовое обозначение класса точности прибора , тем он точнее. 2. Буквенное обозначение (а,б,в) – соответствует множителям (1,0; 0,5; 0,2), на которые множится для определения точности величина, полученная после возведения десяти в степень, равную числовому обозначению класса точности прибора. 3. Для обозначения классов точности приборов применяют также числовое значение предельной относительной погрешности, выраженной в процентах. Такое обозначение называют классами погрешности приборов. 4. Зависимость между классами точности и классами погрешности приборов будет иметь вид:

Класс точности	2б	2в	1а	1б	1в	0а	0б
Класс погрешности	0,02	0,05	0,1	0,2	0,5	1,0;1,5	2,5;4,0

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2