Лекция «Нормирование метрологических характеристик средств измерений» по Метрологии (Позняк Е. С.)

Кирилл Николоев чт, 21.04.2016 22:28

Средство измерения (СИ) — это техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу ФВ, размер которой принимается неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени.

Под метрологическими характеристиками (МХ) понимают такие характеристики СИ, которые позволяют судить о пригодности СИ для измерений в известном диапазоне с известной точностью. В отличие от СИ приборы или вещества, не имеющие нормировав МХ, называют индикаторами. СИ — это техническая основа метрологического обеспечения.

МХ СИ вводятся для оценки пригодности СИ для выполнения измерений в известном диапазоне и с известной точностью. При этом за счет МХ обеспечивается: возможность определения точности измерений, включая определение погрешностей измерительных систем и установок на основе МХ входящих в них СИ;

сравнение СИ между собой и выбора нужных СИ по точности и другим характеристикам; взаимозаменяемость СИ; оценка технического состояния СИ при его поверке. ГОСТы устанавливают перечень МХ, способы их нормирования и формы представления.

Перечень нормированных метрологических характеристик (НМХ) устанавливается национальными или ведомственными документами. МХ, на которые имеются соответствующие документы, считаются действительными. К числу наиболее распространенных МХ СИ, можно сказать относящихся к некоторой стандартной совокупности МХ, относятся:

Диапазон измерений — область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые пределы погрешности СИ; Предел измерения — наибольшее или наименьшее значение диапазона измерения. Например, у шкалы начальный участок (до 10 ед, т.е. ~20%) сжат, потому производить отсчеты на нем неудобно. Предел измерения по шкале составляет 50 ед., при этом диапазон — 1050 ед.

Цена деления шкалы — разность значений величин, соответствующих двум соседним отметкам шкалы. Приборы с равномерной шкалой имеют постоянную цену деления, а с неравномерной — переменную. В этом случае нормируется минимальная цена деления.

Чувствительность — отношение изменения сигнала у на выходе СИ к вызвавшему это изменение изменению х сигнала на входе S = у/х Например, для стрелочного СИ — это отношение перемещения dl конца стрелки к вызвавшему его изменению dx измеряемой величины:

S = dl/ dx Для фотоприемника – минимальное число квантов, вызывающее определенный фотоэффект. Как правило, выходным сигналом СИ является отсчет (показание) в единицах величины. В этом случае постоянная прибора С = 1/S равна цене деления. Следовательно, для СИ с неравномерной шкалой чувствительность — величина переменная.

Вариация (гистерезис) — разность в данных измерений, получаемых при неизменных внешних условиях, между показаниями СИ в данной точке диапазона измерения в ходе отсчетов при возрастании или убывании ФВ:

где хв, ху — значения измерений образцовыми СИ при возрастании и убывании величины х. Зависимость между выходным и входным сигналом СИ, полученную экспериментально, называют градуировочной характеристикой, которая может быть представлена аналитически, графически или в виде таблицы.

Градуировочная характеристика может изменяться под воздействием внешних и внутренних причин. Например, при быстром изменении тока подвижная часть СИ, вследствие инерции, не успевает следить за изменением тока. Градуировочная характеристика в этом случае должна выражаться дифференциальным уравнением.

Погрешность СИ - основная МХ СИ - это разность между показаниями СИ и истинными (действительными) значениями ФВ. Все погрешности СИ в зависимости от внешних условий делятся на основные и дополнительные.

Основная погрешность — это погрешность СИ при нормальных условиях эксплуатации. Как правило, нормальными условиями эксплуатации являются: температура (293±5)°К или (20±5)°С; относительная влажность воздуха (65±15)% при 20°С;

напряжение в сети питания 220 В±10% с частотой 50 Гц±1%; атмосферное давление от 97,4 до 104 кПа; отсутствие электрических и магнитных полей (наводок). Существуют три способа нормирования основной погрешности СИ:

нормирование пределов допускаемой абсолютной (±) или приведенной (±) погрешностей, постоянных во всем диапазоне измерения; нормирование пределов допускаемой абсолютной (±) или относительной (±) погрешностей в функции измеряемой величины;

нормирование постоянных пределов допускаемой основной погрешности, различных для всего диапазона измерений, одного или нескольких участков. В качестве предела допускаемой погрешности выступает наибольшая погрешность, вызываемая изменением влияющего фактора, при котором СИ по техническим требованиям может быть допущено к применению.

В рабочих условиях, зачастую отличающихся от нормальных более широким диапазоном влияющих величин, при необходимости нормируется дополнительная погрешность СМ. При этом исходят из следующих положений:

Скачать файлы

Похожие документы