Теоретична частина. Метрологічні характеристики засобів вимірювальної техніки (ЗВТ) – це характеристики, що впливають на результати й похибки вимірювань і призначені для

Метрологічні характеристики засобів вимірювальної техніки (ЗВТ) – це характеристики, що впливають на результати й похибки вимірювань і призначені для оцінювання технічного рівня та якості ЗВТ, визначення результатів вимірювань та оцінки інструментальної складової похибки вимірювань. Номенклатура метрологічних характеристик встановлюється міждержавним стандартом ГОСТ 8.009-84 і являє собою:

1.Характеристики, призначені для визначення результатів вимірювань (без введення поправок). До них, зокрема, належать:

- функція перетворення вимірювального перетворювача, а також вимірювального приладу з неіменованою шкалою або зі шкалою, відградуйованою в одиницях, відмінних від одиниць вхідної величини;

- номінальне значення однозначної міри або номінальні значення багатозначної міри;

- ціна поділки шкали вимірювального приладу або багатозначної міри;

- вид вихідного коду, кількість розрядів коду, номінальна ціна одиниці найменшого розряду коду засобів вимірювань, призначених для видачі інформації в цифровому коді.

2.Характеристики похибок засобів вимірювань. Нормування цих характеристик здійснюється з поділом похибки D засобу вимірювань на систематичну й випадкову складові або без такого поділу. Для сукупності засобів вимірювань даного типу трактується як випадкова похибка, для якої нормують межу _доп її допустимого значення, математичне сподівання М[ ] та середнє квадратичне відхилення s [ ]. Основною нормованою характеристикою випадкової складової є межа s _доп [ ] допустимого значення її середнього квадратичного відхилення. Для похибки D (без поділу на і ) засобу вимірювань, як і для , нормують межу D _доп допустимого її значення математичне сподівання М[ ] та середньоквадратичне відхилення s [ ]. У спеціально обґрунтованих випадках вказують розподіл ймовірностей значень складових і .

3.Характеристики чутливості до впливних факторів. Ці характеристики нормуються встановленням номінальної функції впливу y(x) як залежності зміни метрологічних характеристик ЗВТ від змін впливних величин ­ чи неінформативних параметрів вхідного сигналу, а також встановлення меж допустимих змін метрологічних характеристик (зокрема характеристик похибок) при зміні впливних факторів у заданих межах. Межі допустимих змін похибок ЗВТ звичайно називають межами допустимої додаткової похибки ЗВТ.

4.Динамічні характеристики. Нормовані динамічні характеристики засобів вимірювань поділяються на повні й часткові. До повних відносять диференціальне рівняння, перехідну h(t), імпульсну перехідну q(t) та передавальну W(s) функції, до часткових – окремі параметри повних характеристик і характеристики, наприклад, час встановлення показів вимірювального приладу. Чинними стандартами динамічні похибки засобів вимірювань не нормуються, бо легше нормувати перераховані вище інші динамічні характеристики, що дають змогу оцінювати похибки у динамічному режимі роботи засобу вимірювань для конкретних умов його застосування.

5.Характеристики ЗВТ, що відображають їх здатність впливати на інструментальну складову похибки вимірювань ЗВТ внаслідок взаємодії з будь-яким компонентом, приєднаним до входу чи виходу (таких, як об’єкт вимірювань, засіб вимірювань і т.д.). Прикладом характеристик такої групи можуть бути вхідний й вихідний імпеданси лінійного вимірювального перетворювача.

6.Неінформативні параметри вихідного сигналу ЗВТ.

Похибки вимірювань (абсолютні) можуть залежати від значення вимірюваної величини або бути незалежними від нього. Якщо абсолютна похибка не залежить від значення вимірюваної величини, то вона називається адитивною – така, що додається до вимірюваної величини (рис.3.1.). Відповідно до цього її модель

D_а = D₀, (3.1)

а результат вимірювання, спотворений адитивною похибкою D₀,

х = Х + D₀. (3.2)

Адитивні похибки проявляються як зміщення покажчика аналогових приладів з нульової позначки, а в електронних приладах – як ненульовий показ при нульовому значенні вимірюваної величини.

Якщо абсолютна похибка прямо пропорційно залежить від значення вимірюваної величини, то вона називається мультиплікативною (рис. 3.2.). Відповідно до цього її модель

D₀= d_sX @ d_sx, (3.3)

де d_s – відносна мультиплікативна похибка, а результат вимірювання, що спотворений такою похибкою,

х = Х + d_sХ, (3.4)

При нульовому значенні вимірюваної величини ця похибка також має нульове значення. Мультиплікативна похибка вимірювання зумовлена похибками коефіцієнтів перетворення вимірювальних перетворювачів, зокрема, масштабних – вимірювальних підсилювачів, подільників, трансформаторів. Похибки еталонних (зразкових) величин можуть стати також причиною мультиплікативних похибок.

Рис. 3.1. - Адитивна похибка Рис. 3.2. - Мультиплікативна похибка

Залежно від особливостей використання засобів вимірів виникає необхідність у тому чи іншому наборі їхніх метрологічних характеристик. Так, для речовинних мір і цифро-аналогових перетворювачів, аналогових і цифрових вимірювальних приладів, що показують і реєструють, аналогових і аналого-цифрових вимірювальних перетворювачів нормуються різні набори метрологічних характеристик. Номенклатура нормованих метрологічних характеристик у кожному наборі залежить, крім того, від відповідальності вимірів та інших факторів.

Використання нормованих метрологічних характеристик для визначення в реальних умовах експлуатації точності показань засобів вимірів і виправлення, що забезпечує їхня правильність, розглянемо на прикладі вольтметра.