Метрологическая надежность средств измерений реферат

Обновлено: 05.07.2024

Метрологическими называются характеристики свойств СИ, оказывающие влияние на результат измерения и его погрешности. Характеристики, устанавливаемые нормативными документами, называются нормируемыми, а определяемые экспериментально – действительными.

Метрологические характеристики СИ позволяют:

- определять результаты измерений и рассчитывать оценки характеристик инструментальной составляющей погрешности измерения в реальных условиях применения СИ;

- рассчитывать МХ каналов измерительных систем, состоящих из ряда средств измерений с известными МХ;

- производить оптимальный выбор СИ, обеспечивающих требуемое качество измерений при известных условиях их применения;

- сравнивать СИ различных типов с учетом условий применения.

Для определения результатов измерений должны быть известны следующие МХ:

- функция преобразования (FX) Данная функция нормируется для измерительных преобразователей и приборов с неименованной шкалой или со шкалой, отградуированной в единицах, отличных от единиц входной величины. Задается в виде формулы, таблицы или графика и используется для определения значений измеряемой величины Х в рабочих условиях применения СИ по известному значению информативного параметра его выходного сигнала.

- значение одно- (Y) или многозначной (Yi) меры. Для этих характеристик нормируются номинальные или индивидуальные значения. Они используются для устройств, применяемых в качестве мер.

- цена деления шкалы измерительного прибора или многозначной меры. Нормирование цены деления производится для показывающих приборов с равномерной шкалой, функция преобразования которых отображается на именованной шкале. При неравномерной шкале нормируется минимальная цена деления.

- характеристики цифрового кода, используемого в СИ и их элементах. К ним относятся: вид выходного кода, число его разрядов, цена единицы младшего разряда. Эти характеристики нормируются для цифровых приборов.

Надежность средств измерений

Основные понятия теории метрологической надежности

Отказ – невозможность СИ выполнять свои функции. Отказы делятся на неметрологические и метрологические.

Неметрологическимназывается отказ, обусловленный причинами, не связанными с изменением МХ средства измерений. Они носят, главным образом, явный характер, проявляются внезапно и могут быть обнаружены без проведения поверки.

Метрологическим называется отказ, вызванный выходом МХ из происходят значительно чаще, чем неметрологические. Это обусловливает необходимость разработки специальных методов их прогнозирования и обнаружения. Метрологические отказы подразделяются на внезапные и постепенные.

Внезапным называется отказ, характеризующийся скачкообразным изменением одной или нескольких МХ. Эти отказы в силу их случайности невозможно прогнозировать. Их последствия (сбой показаний, потеря чувствительности и т.п.) легко обнаруживаются в ходе эксплуатации прибора, т.е. по характеру проявления они являются явными. Особенность внезапных отказов – постоянство во времени их интенсивности. Это дает возможность применять для анализа данных отказов классическую теорию надежности.

Постепенным называется отказ, характеризующийся монотонным изменением одной или нескольких МХ. По характеру проявления постепенные отказы являются скрытыми и могут быть выявлены только по результатам периодического контроля СИ.

Надежность СИ характеризует его поведение с течением времени и является обобщенным понятием, включающим стабильность, безотказность, долговечность, ремонтопригодность (для восстанавливаемых СИ) и сохраняемость.

Стабильность средства измерения является качественной характеристикой, отражающей неизменность во времени его МХ. Она описывается временными зависимостями параметров закона распределения погрешности.

Безотказностью называется свойство СИ непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени. Она характеризуется двумя состояниями: работоспособным и неработоспособным.

Долговечность – это свойство СИ сохранять свое работоспособное состояние до наступления предельного состояния. Работоспособным называется такое состояние СИ, при котором все его МХ соответствуют нормированным значениям. Предельным называется состояние СИ, при котором его применение недопустимо.

Ремонтопригодность – свойство СИ, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, восстановлению и поддержанию его работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта. Оно характеризуется затратами времени и средств на восстановление СИ после метрологического отказа и поддержание его в работоспособном состоянии.

Метрологическая надежность и межповерочные интервалы

Одной из основных форм поддержания СИ в метрологически исправном состоянии является его периодическая поверка. Она проводится метрологическими службами согласно правилам, изложенным в специальной нормативно-технической документации. Периодичность поверки должна быть согласована с требованиями к надежности СИ. Поверку необходимо проводить через оптимально выбранные интервалы времени, называемые межповерочными интервалами (МПИ).

Поверка СИ – установление органом государственной метрологической службы пригодности СИ к применению на основании экспериментально определяемых метрологических характеристик и подтверждения их соответствия установленным обязательным требованиям.

Поверке подвергают средства измерений, подлежащие государственному метрологическому контролю и надзору. При поверке используют эталон. Поверку проводят в соответствии с обязательными требованиями, установленными нормативными документами по поверке. Поверку проводят специально обученные специалисты, аттестованные в качестве поверителей органами Государственной метрологической службы.

Результаты поверки средств измерений, признанных годными к применению, оформляют выдачей свидетельства о поверке, нанесением поверительного клейма или иными способами, установленными нормативными документами по поверке.

Другими официально уполномоченными органами, которым может быть предоставлено право проведения поверки, являются аккредитованные метрологические службы юридических лиц. Аккредитация на право поверки средств измерений проводится уполномоченным на то государственным органом управления.

Калибровка СИ – совокупность операций, устанавливающих соотношение между значением величины, полученным с помощью данного средства измерений и соответствующим значением величины, определенным с помощью эталона с целью определения действительных метрологических характеристик этого средства измерений.

Калибровке могут подвергаться средства измерений, не подлежащие государственному метрологическому контролю и надзору. Результаты калибровки позволяют определить действительные значения измеряемой величины, показываемые средством измерений, или поправки к его показаниям, или оценить погрешность этих средств. При калибровке могут быть определены и другие метрологические характеристики. Результаты калибровки средств измерений удостоверяются калибровочным знаком, наносимым на средства измерений, или сертификатом о калибровке, а также записью в эксплуатационных документах. Сертификат о калибровке представляет собой документ, удостоверяющий факт и результаты калибровки средства измерений, который выдается организацией, осуществляющей калибровку.

Методы измерений

Метод измерений– прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений.

Принцип измерений – физическое явление или эффект, положенное в основу измерений (например, использование силы тяжести при измерении массы взвешиванием).

По характеру своего проявления внезапные отказы являются явными. Они сравнительно легко обнаруживаются, и после выяснения их причин возникшие неисправности устраняются. Сложнее обстоит дело с диагностикой так называемых постепенных отказов, которые заключаются в том, что с течением времени метрологические характеристики перестают соответствовать установленным для них нормам, и средство измерений вследствие этого становится непригодным для применения по назначению. Такие отказы являются скрытыми и могут быть обнаружены только при очередной поверке средства измерений. Поэтому межповерочные интервалы устанавливаются исходя из требования обеспечения метрологической надежности средств измерений. [c.47]

Наряду с перечисленными видами метрологической деятельности сотрудники государственной метрологической службы в научно-исследовательских институтах Госстандарта СССР ведут поиск и изучение новых физических явлений и эффектов с целью их использования для дальнейшего развития эталонной базы страны, выполняют постоянные метрологические работы по всестороннему исследованию и непрерывному совершенствованию существующих эталонов, сличению их между собой и с международными эталонами, повышению точности и расширению диапазонов воспроизведения единиц физических величин. Большое внимание уделяется вопросам централизации и децентрализации воспроизведения единиц, созданию новых методов и средств поверки, комплектных поверочных лабораторий, оснащению ими территориальных органов Госстандарта СССР и ведомственных метрологических служб, повышению метрологической надежности средств измерений, внедрению в метрологическую практику ав-томатизированных систем и микропроцессорной техники. Сотрудниками государственной и ведомственных метрологических служб разрабатывается и выпускается нормативно-техническая документация. Всем этим в совокупности достигается опережающее развитие метрологического обеспечения народного хозяйства СССР. [c.314]

ПОКАЗАТЕЛИ МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ НАДЕЖНОСТИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ. СПОСОБЫ ОЦЕНИВАНИЯ, НОРМИРОВАНИЯ И КОНТРОЛЯ [c.152]

В основе операций измерения, контроля и испытаний лежит получение информации об объекте в результате эксперимента. Поэтому в большинстве случаев рассмотренные проблемы успешно преодолеваются при использовании СО. В методическом плане использование СО позволяет осуществлять метрологический контроль средств измерений и МВИ наиболее простым и надежным методом передачи размеров единиц - методом прямого (или косвенного) [c.35]

Почетное звание "Заслуженный метролог Российской Федерации" присваивается высокопрофессиональным инженерно-техническим работникам, ученым, рабочим, военнослужащим за заслуги в развитии метрологии и метрологической службы, повышении эффективности применения более точных и надежных средств измерений, за разработку и внедрение новых методов и средств метрологического обслуживания, создание и эксплуатацию государственных и рабочих эталонов, организацию и проведение международных работ по обеспечению взаимного признания результатов измерений и работающим в области метрологии 15 и более лет. [c.140]

Метрологическая надежность — это свойство средств измерений сохранять установленные значения метрологических характеристик в течение определенного времени при нормальных режимах и рабочих условиях эксплуатации. Метрологическим отказом называется выход метрологической характеристики средства измерений за пределы нормы. Метрологические отказы являются результатом старения и износа элементов и узлов средств измерений, так что их интенсивность с течением времени возрастает. Межповерочный интервал определяют по формуле [c.47]

При проведении метрологической экспертизы технических заданий на разработку нестандартизованных средств измерений дополнительно проверяют технико-экономическое обоснование необходимости разработки нестандартизованных средств измерений, в том числе обоснование невозможности выполнения контрольно-измерительных операций средствами измерений, серийно выпускаемыми промышленностью соответствие задаваемых технических параметров разрабатываемых средств измерений современному уровню измерительной техники по метрологическим характеристикам, требованиям к точности и условиям выполнения измерений, для которых эти средства предназначены, а также требованиям стандартов ГСИ возможность контроля метрологических характеристик средств измерений при их изготовлении. и эксплуатации или наличие требований к обеспечению такого контроля наличие требований к показателям надежности средств измерений с учетом заданных условий эксплуатации наличие требований к метрологической аттестации и поверке средств измерений наличие методик и средств поверки или сведений об их разработке соответствие разрабатываемых средств поверки поверочной схеме. [c.301]

Периодическая поверка проводится при эксплуатации и хранении средств измерений через определенные промежутки времени — межповерочные интервалы. Эти интервалы устанавливаются при проведении государственных приемочных испытаний или метрологической аттестации средств измерений, исходя из показателей надежности. Они должны гарантировать метрологическую исправность средств измерений (соответствие метрологических характеристик установленным для них нормам) в период между поверками. Годовые календарные графики периодической поверки утверждаются руководителем предприятия или уполномоченным лицом. Графики составляются отдельно для средств измерений, представляемых на поверку в органы ведомственной и государственной метрологических служб. В последнем случае календарный график должен быть согласован с соответствующим территориальным органом Госстандарта СССР. [c.313]

Минэнерго СССР предусмотреть в программе метрологического обеспечения производства, передачи, распределения и учета электроэнергии работы по повышению технического уровня, качества изготовления и надежности средств измерения для учета электроэнергии в соответствии с решением НТК от 15 декабря 1982 г. (протокол № 221). [c.238]

В данном случае коэффициент эквивалентности учитывает изменение производительности и срока службы новой техники по сравнению с базовой его обоснованность доказана в работах [19, 33]. Экономический смысл этого коэффициента достаточно прост он показывает, сколько базовых образцов заменяют один новый образец техники. Но специфика деятельности по метрологическому обеспечению производства требует учета других качественных характеристик средств измерений, таких как точность, метрологическая надежность, диапазон измерений и т. д. [c.69]

В процессе государственных приемочных испытаний на основе анализа технической документации и результатов экспериментальных исследований опытных образцов средств измерений определяют соответствие средств измерений современному техническому уровню, требованиям технического задания и распространяющихся на них стандартов возможность метрологического обслуживания и обеспечения нормированных значений метрологических характеристик средств измерений при их серийном производстве и в эксплуатации номенклатуру метрологических характеристик, подлежащих контролю при выпуске средств измерений из производства, ремонта и в эксплуатации рекомендуемую периодичность контроля с учетом нормированных показателей надежности средств измерений. [c.184]

Должностные обязанности. Организует и выполняет работу по наладке и испытаниям всех видов оборудования в соответствии с методическими, нормативными и другими руководящими материалами по организации пусконаладочных работ, обеспечивает его своевременный ввод в эксплуатацию. Составляет программы и календарные графики проведения пусконаладочных работ и испытаний, согласовывает их с заказчиками. Осуществляет подготовку к работе средств измерений и аппаратуры, выполняет метрологический контроль. Организует работу персонала и обеспечивает рациональное расходование сырья и материалов, необходимых для ввода оборудования и систем в эксплуатацию и обеспечения хода технологического процесса в период пусконаладочных работ. Контролирует качество ведения работ, вносит необходимые коррективы в способы и методы наладки с целью достижения необходимых параметров и характеристик работы оборудования и систем, производит их регулировку. Анализирует данные измерений параметров работы, выполняет необходимые расчеты и дает заключения о пригодности к эксплуатации отдельных деталей, узлов, механизмов, систем, выявляет причины их неисправности. Осуществляет контроль за деятельностью подразделений предприятия по устранению дефектов оборудования, выявленных при выполнении пусконаладочных работ. Разрабатывает мероприятия, направленные на совершенствование организации наладки и испытаний оборудования, повышение его надежности и экономичности, снижение трудоемкости работ, улучшение качества пусконаладочных работ на основе внедрения современной техники и технологии, обеспечивает их выполнение. Осуществляет ведение технической документации во время монтажа, наладки и испытаний оборудования, участвует в [c.156]

В настоящее время проектирование, производство и эксплуатация располагают огромным арсеналом методов и технических средств измерения отдельных свойств продукции, например, ее физико-химических и эксплуатационных свойств длины, веса, химического состава, показателей, определяющих надежность, и др. Большинство задач измерения качества продукции успешно решает метрологическая наука, а также научно обоснованная система единства измерений. Вместе с тем такие свойства продукции, как красота формы, цвет, гармоничное сочетание частей и целого, вкус, запах и т. п. в настоящее время не могут быть измерены достаточно точно и однозначно. Разработка научно обоснованных методов и технических средств осуществления такого рода измерений только начинается и требует научных обоснований. Предстоит решать и задачи о соотношении объективного и субъективного при оценке качества продукции и измерении степени соответствия свойств качества продукции тем потребностям, для удовлетворения которых она создается. [c.396]

При испытании средств измерений проверяют соответствие их технического уровня и назначения техническому заданию на разработку, проекту технических условий или стандарту на средства измерений данного типа правильность нормирования метрологических характеристик и возможность их контроля при производстве, после ремонта и в процессе эксплуатации ремонтопригодность соответствие нормированных показателей надежности и методов их контроля, указанных в проекте технических условий, требованиям нормативно-технической документации результаты расчета и рекомендуемую периодичность поверки возможность проведения поверки в соответствии с нормативно-техническими документами на методы и средства поверки или их проектами. [c.307]

В известном постановлении Правительства СССР от 04.04.83 г. М-273 "Об обеспечении единства измерений в стране" присутствовала норма, которая согласовывалась с централизованной системой управления метрологической деятельностью, а именно все средства измерений подлежат поверке (государственной или ведомственной). За соблюдением этого правила были установлены достаточно жесткий государственный метрологический надзор и ведомственный метрологический контроль. При этом предприятия не могли выйти за узкие рамки методик и правил поверки, что часто приводило к довольно-таки бессмысленной трате времени, трудовых и материальных ресурсов. Метрологические службы предприятий должны были иметь солидный резервный парк приборов, т.к. средства измерений, особенно подлежащие государственной поверке, надолго изымались из производства (связано это было с большими сроками выполнения поверочных работ территориальными органами Госстандарта). Из-за невысокого качества приборов и их метрологической надежности предприятия организовывали у себя многочисленные и неплохо оснащенные поверочные и ремонтные ла- [c.3]

Как отмечается в работах [56, 58], экономический аспект деятельности по метрологическому обеспечению наименее изучен. Одной из наиболее серьезных научных работ по вопросам экономики измерений является [58]. В ней проведен тщательный и многогранный анализ источников эффекта от повышения качества и надежности измерительных приборов, осуществлена их классификация, даны модели экономической оптимизации качества и надежности приборов. Но, освещая экономику рабочих средств измерений, эта книга не рассматривает всего комплекса вопросов метрологического обеспечения. [c.22]

Допустим, что. кроме производительности в два раза увеличились еще п — 1 показателей качества кг нового средства измерений (метрологическая надежность, быстродействие, точность, срок службы, диапазон измерений н т. д.). Если за коэффициент эквивалентности принять комплексный показатель качества, то [c.70]

Метрологическая надежность — это свойство средств измерений сохранять установленные значения метрологических характеристик в течение определенного времени при определенных режимах и условиях эксплуатации. Данное свойство характеризуется тремя основными показателями вероятностью безотказной работы средства измерений P(t) вероятностью того, что в течение времени t нормированные характеристики погрешности средства измерений не выйдут за допускаемые пределы ( выход" 152 [c.152]

Сложнее оценить показатели надежности для случая постепенных метрологических отказов (именно поэтому их, как правило, не нормируют в технической документации на средства измерений, ограничиваясь лишь расчетными показателями для внезапных отказов). Это связано с необходимостью обоснования определенной (для данного типа средств измерений) 154 [c.154]

К рассмотренным здесь вопросам оценки показателей метрологической надежности тесно примыкает и задача определения оптимальных межповерочных интервалов для средств измерений. [c.158]

Структурно система технической диагностики является информационно-измерительной системой и содержит датчики контролируемых параметров, линии связи с блоком сбора информации, исполнительные устройства, устройства сопряжения с другими информационно-измерительными и управляющими системами. Средства технической диагностики должны обеспечивать надежное измерение и контроль диагностических параметров в конкретных условиях эксплуатации оборудования. Надзор за средствами технической диагностики обычно осуществляется метрологической службой предприятия. [c.136]

По существу, современное идеальное образцовое средство должно обеспечить быстрый, оперативный контроль метрологических характеристик приборов непосредственно на местах их эксплуатации или в условиях, характерных для их работы на объекте, с минимальными (допускаемыми) погрешностями. Такое образцовое средство должно быть инвариантным к условиям измерений и свойствам измеряемых объектов (т.е. ни условия, ни свойства объектов не должны влиять на его характеристики), мобильным (допускающим доставку к месту работы поверяемых приборов), надежным (сохраняющим свои метрологические характеристики в течение достаточно длительного времени) и, наконец, обеспечивать возможность автоматизации поверочных работ. [c.114]

Кроме того, все метрологические характеристики в той или иной мере вследствие обратимых или необратимых процессов износа, старения элементов средств измерений являются функциями времени. Следовательно, в общем случае любая нормируемая метрологическая характеристика является случайным процессом и в самом общем случае (при наличии определенной тенденции временных изменений, осредненных для совокупности средств измерений данного типа характеристик) — нестационарным случайным процессом. Математически строгий учет данного обстоятельства потребовал бы нормирования не только моментов (или пределов) метрологических характеристик, как случайных величин, но и автокорреляционных функций (зависимостей пределов от времени) этих характеристик, как для случайных процессов. Однако это привело бы к чрезвычайно сложной системе нормирования (хотя в необходимых случаях этого не избежать) и к практической невозможности контроля нормированных таким образом характеристик (так как тогда необходимо было бы привязывать" процессы контроля к строго определенным промежуткам времени). Вследствие этого принятая система нормирования предусматривает разумный компромисс между математической строгостью и необходимой практической простотой. Так, низкочастотные изменения метрологических характеристик, период которых соизмерим с длительностью нормальной эксплуатации приборов (от поверки до поверки), при нормировании метрологических характеристик не учитыряются. Они определяют (по крайней мере, должны определять) такие технические показатели средств измерений, как показатели их надежности (в частности, показатели метрологической надежности") и 128 [c.128]

Указатель отсчетного устройства любых измерительных приборов (амперметров, вольтметров, частотомеров как электронных, так и аналоговых) останавливается около одной из отметок шкалы спустя некоторое время после начала измерения физической величины постоянного размера. У показывающих измерительных приборов это время называется временем установления показания, а режим работы средства измерений после установления показания – установившийся режим.

У измерительных преобразователей реакция на входное воздействие называется откликом, или выходным сигналом. Это может быть отклонение стрелки, изменение длины столба термометрической жидкости и т.п. Время установления выходного сигнала называется временем реакции средства измерений. Зависимость между входным воздействием и откликом на него измерительного преобразователя, а также измерительного прибора с неименованной шкалой или шкалой, отградуированной в единицах, отличных от единиц входной величины, называется функцией преобразования. В установившемся режиме функция преобразования представляет собой линейное или нелинейное алгебраическое уравнение статики.

1.3.2. Переходный режим

При времени, меньшем времени установления показаний, режим работы средств измерений называется переходным. В этом режиме сказываются инерционные свойства средства измерений: оно не успевает должным образом отреагировать на изменение входного воздействия, в результате чего выходной сигнал оказывается искаженным по сравнению с входным. В переходном режиме отклик средства измерений не соответствует значению измеряемой величины, установленному при градуировке шкалы. Такой режим описывается нелинейным или линейным дифференциальным уравнением динамики:

где Q(t) – известное входное воздействие, называемое также входным сигналом, вызывающим на себя отклик средства измерений;

X(t) – выходной сигнал.

1.3.3. Стационарный режим

До сих пор предполагалось, что переходной режим работы средства измерений с течением времени переходит в установившийся. Однако так бывает далеко не всегда. Например, при непрерывно изменяющемся входном воздействии инерционность средства измерений может привести к тому, что оно все время будет работать в неустановившемся режиме, характеризующимся искажением входного воздействия. В качестве примера рассмотрим работу пикового детектора – измерительного преобразователя, находящего широкое применение в вольтметрах переменного напряжения.

Рис. 1.1. Пиковый детектор с открытым (а) и закрытым входом (б)

Два варианта схемы работы пикового детектора: с открытым и закрытым входом приведены на рис. 1.1. При подаче на вход синусоидального напряжения во время положительных полупериодов происходит заряд конденсатора через сопротивление диода и внутреннее сопротивление источника. Во время отрицательных полупериодов конденсатор разряжается в пиковом детекторе с открытым входом через сопротивление нагрузки R, а в пиковом детекторе с закрытым входом – через сопротивление нагрузки R и внутреннее сопротивление источника. Постоянная времени разряда много больше постоянной времени заряда. Поэтому через несколько периодов к обкладкам конденсатора оказывается приложенным слабо пульсирующее напряжение, постоянная составляющая которого U0 немного меньше амплитуды входного сигнала. Отклик пикового детектора на входное напряжение синусоидальной формы показан на рис. 1.2. У пикового детектора с открытым входом напряжение является откликом на напряжение на конденсаторе, а у пикового детектора с закрытым входом постоянная составляющая напряжения на конденсаторе может рассматриваться как источник постоянного напряжения, включенный последовательно с Uвх. Поэтому у пикового детектора с закрытым входом

Как бы долго не продолжалась работа пикового детектора в рассматриваемом режиме, напряжение на его выходе ни при каких условиях не будет стремиться к постоянному установившемуся значению. Вместе с тем основные характеристики выходного процесса остаются постоянными. Режим работы средств измерений, при которых параметры выходного процесса не зависят от времени, называется стационарным.

Рис. 1.2. Отклик пикового детектора с открытым (а) и закрытым входом (б)

на синусоидальное напряжение.

1.3.4. Нестационарный режим

Режим работы средств измерений, при котором хотя бы один из параметров выходного процесса меняется со временем, называется нестационарным. Так, в приведенном выше примере выход на стационарный режим работы пикового детектора осуществлялся в течение некоторого времени, пока конденсатор заряжался до некоторого установившегося среднего значения на его обкладках. Все это время пиковый детектор работал в нестационарном режиме. Нестационарный режим не всегда переходит в стационарный. Если параметры входного воздействия меняются во времени, средство измерений может постоянно работать в нестационарном режиме.

1.4. Статические и динамические измерения

Рассмотренные режимы работы средств измерений приведены на рис. 1.3. Измерения постоянных величин в установившемся режиме, а также измерения в стационарном режиме изменяющихся во времени процессов относят к статическим. Измерения постоянных величин в переходном режиме, меняющихся во времени величин в стационарном режиме, а также любые измерения в нестационарном режиме как самих величин, так и параметров протекающих во времени процессов относят к динамическим.

Рис. 1.3. Связь между характером измерений

и режимами работы средств измерений

При статических измерениях имеется возможность воспользоваться градуировкой шкалы отсчетного устройства по известным входным воздействиям. Связь между входным воздействием и откликом на него устанавливается функцией преобразования средств измерений.

При динамических измерениях существенную роль играют инерционные свойства средств измерений. Они учитываются его динамическими характеристиками, которые могут быть полными и частными.

Полные динамические характеристики исчерпывающим образом описывают инерционные свойства средств измерений. К ним относятся: уравнения динамики, передаточная функция, комплексный коэффициент преобразования (совокупность амплитудно-частотной и фазо-частотной характеристик), переходная характеристика, импульсная характеристика.

Частные динамические характеристики отражают лишь некоторые инерционные свойства средств измерений. Это отдельные параметры полных динамических характеристик или некоторые величины, определяющие динамику протекающих процессов: время установления показаний, ширина пропускания частот и т.д.

На динамические характеристики средств измерений устанавливаются нормы. Соответствие этим нормам проверяется при поверке средств измерений. С этой целью в качестве входных воздействий используются так называемые испытательные сигналы. Наиболее распространенные из них – это единичная ступень, единичный импульс, монохроматическое колебание, показанные на рис. 1.4.

Рис. 1.4. Испытательные сигналы:

а – единичная ступень; б – единичный импульс; в – монохроматическое колебание

Переходная характеристика экспериментально определяется как отклик средства измерений на входное воздействие в виде единичной ступени.

Импульсная характеристика экспериментально определяется как отклик средства измерений на входное воздействие в виде единичного импульса.

При экспериментальном определении динамических характеристик приходится считаться с тем, что реальные сигналы отличаются от теоретических моделей. Возможно, более точное воспроизведение испытательных сигналов составляет главную проблему метрологического обеспечения динамических измерений.

Тема 2. Погрешности средств измерений

Погрешность средств измерений – разность между показанием средства измерения и истинным (действительным) значением измеряемой физической величины.

Примечание. Для меры показанием является ее номинальное значение.

Номинальным значением средства измерения является значение физической величины, определенное в соответствии с паспортом средства измерения.

Поскольку истинное значение физической величины неизвестно, то на практике пользуются ее действительным значением.

2.1. Классификация погрешностей средств измерений

1.1. Абсолютная погрешность – погрешность средства измерений, выраженная в единицах измеряемой физической величины:

где XИ – измеренная величина.

XД – действительная величина. Измерение действительного значения производится с помощью образцового прибора или воспроизводится мерой.

1.2. Относительная погрешность – погрешность средства измерений, выраженная отношением абсолютной погрешности средства измерений к результату измерений как к действительному значению измеренной физической величины. Относительную погрешность выражают в процентах:

где XИ – измеренная величина.

XД – действительная величина.

1.3. Приведенная погрешность – относительная погрешность, выраженная отношением абсолютной погрешности средства измерений к условно принятому значению величины (нормирующему значению), постоянному во всем диапазоне измерений или в части диапазона. Приведенную погрешность также выражают в процентах.

где XN – нормирующее значение измеряемой величины.

2. По закономерности проявления.

2.1. Систематическая погрешность – составляющая погрешности средства измерений, принимаемая за постоянную или закономерно изменяющуюся.

2.2. Случайная погрешность – составляющая погрешности средства измерений, изменяющаяся случайным образом.

2.3. Грубая погрешность – погрешность измерения, существенно превышающая ожидаемую при данных условиях погрешность.

3. По условиям применений.

3.1. Основная погрешность – погрешность средства измерений, применяемого в нормальных условиях.

Нормальными условиями применения средств измерений называют условия, при которых влияющие величины имеют номинальные значения или находятся в пределах нормальной области значений. Нормальные условия применения указываются в стандартах или технических условиях применения на средствах измерений. При использовании средств измерений в нормальных условиях считают, что влияющие на них величины практически никак не изменяют их характеристики. Так, для многих типов средств измерений нормальными условиями являются – температура – (293 ± 5)К, относительная влажность – (65 ± 15)%, напряжение в сети питания – 220 В ± 10 %.

1.3.2. Переходный режим

X(t) – выходной сигнал.

1.3.3. Стационарный режим

Рис. 1.1. Пиковый детектор с открытым (а) и закрытым входом (б)

Рис. 1.2. Отклик пикового детектора с открытым (а) и закрытым входом (б)

на синусоидальное напряжение.

1.3.4. Нестационарный режим

1.4. Статические и динамические измерения

Рис. 1.3. Связь между характером измерений

и режимами работы средств измерений

Рис. 1.4. Испытательные сигналы:

а – единичная ступень; б – единичный импульс; в – монохроматическое колебание

Тема 2. Погрешности средств измерений

Примечание. Для меры показанием является ее номинальное значение.

2.1. Классификация погрешностей средств измерений

где XИ – измеренная величина.

XД – действительная величина.

где XN – нормирующее значение измеряемой величины.

2. По закономерности проявления.

2.2. Случайная погрешность – составляющая погрешности средства измерений, изменяющаяся случайным образом.

3. По условиям применений.

3.1. Основная погрешность – погрешность средства измерений, применяемого в нормальных условиях.

Читайте также: