Метрологические характеристики средств измерения в статике

Все средства измерений, независимо от их конкретного исполнения, обладают рядом общих свойств, необходимых для выполнения ими их функционального назначения. Технические характеристики, описывающие эти свойства и оказывающие влияние на результаты и на погрешности измерений, называются метрологическими характеристиками[9,10]. Перечень важнейших из них регламентируется ГОСТ “Нормируемые метрологические характеристики средств измерений”. Комплекс нормируемых метрологических характеристик устанавливается таким образом, чтобы с их помощью можно было оценить погрешность измерений, осуществляемых в известных рабочих условиях эксплуатации посредством отдельных средств измерений или совокупности средств измерений, например автоматических измерительных систем.

Одной из основных метрологических характеристик измерительных преобразователей является статическая характеристика преобразования (иначе называемая функцией преобразования или градуировочной характеристикой). Она устанавливает зависимость информативного параметра у выходного сигнала измерительного преобразователя от информативного параметра х входного сигнала.

Работа СИ в статике характеризуется следующими основными метрологическими характеристиками:

Уравнение преобразования – связывает функционально и однозначно выходную и входную измеряемые величины. Уравнение преобразования может задаваться таблично, графиком или функциональной зависимостью. Уравнение преобразования имеет следующий вид:

.

Уравнение преобразования может быть линейным и нелинейным.

, , (если линейное)

- статический коэффициент преобразования.

Для линейной функции преобразования ,

Для нелинейной функции преобразования .

Чувствительность – характеризует степень реагирования СИ на изменение входной величины:

, .

Очень часто в измерительных устройствах применяют относительную чувствительность:

.

Порог чувствительности – это изменение входной величины вызывающее наименьшее обнаруживаемое данным СИ без каких-либо дополнительных устройств измерения выходной величины.

Функция преобразования – характеризует связь между информативным входным параметром или информативных параметров выходной величины.

где: - измеряемая величина;

- параметры цепи преобразования;

- погрешности преобразования.

Различают номинальную функцию преобразования, которая носит название – градуировочная характеристика и реальная.

,

Градуировочная характеристика СИ строится при нормативных условиях эксплуатации (нормативное давление, влажность, температура и др.).

Каждой функции преобразования составляет свой коэффициент преобразования: нормативный или реальный. Коэффициент преобразования является более информативным параметром, чем чувствительность.

, .

Для линейной функции преобразования

Постоянная измерения (преобразования):

.

Верхний или нижний предел измерения (преобразования) – представляет собой наибольшее и наименьшее значение входной (выходной) величины, в которой могут быть изменены с нормативной погрешностью. Для СИ в статике нормируются уравнения преобразования и коэффициент преобразования.

Диапазон измерения , где - наибольшее значение, которое измеряется или преобразуется, - наименьшее значение, которое измеряется или преобразуется.

Диапазон измерения может быть разбит на несколько поддиапазонов с нормируемой погрешностью внутри поддиапазона. Различают полный диапазон и рабочий диапазон.

, где - нижний рабочий предел.

Показание СИ – значение величины определённой по отсчётному устройству и выражены в принятых единицах:

,

где - отсчёт (неименованное число, полученное путём отсчёта отметок по шкале) или сигналы; - постоянная измерения СИ (цена деления) (указывается на заводском шильнике).

Кроме рассмотренных выше статических характеристик и параметров, применяются характеристики, косвенно связанные с метрологическими:

- надёжность – свойство СИ сохранять работоспособность и свои функциональные возможности в течение определённого периода времени ( - наработка на отказ, - параметр тока отказов). Надёжность СИ характеризуется безотказностью, ремонтопригодностью и долговечностью.

Кривая надёжности средства измерения:

- стоимость.

- Степень согласования (сопряжения с другими измеряемыми устройствами).