15.1.Нормируемые метрологические характеристики си. Примеры.

Ответ: Метрологическими характеристиками средств измерений называются такие их технические характеристики, которые влияют на результаты и точность измерений. В полном их перечне, установленном ГОСТ 8.009-84, можно выделить следующие группы характеристик: а) градуировочные характеристики, определяющие соотношение между сигналами на входе и выходе средства измерений в статическом режиме. К ним относятся, например, номинальная статическая характеристика преобразования измерительного преобразователя, номинальное значение однозначной меры, пределы и цена деления шкалы, вид и параметры цифрового кода; б) динамические характеристики, отражающие инерционные свойства средств измерений при воздействии на них меняющихся во времени величин ? параметров входного сигнала, внешних влияющих величин, нагрузки.

По степени полноты описания инерционных свойств средств измерений динамические характеристики делятся на полные и частные. К полным динамическим характеристикам относятся: дифференциальное уравнение, описывающее работу средства измерений;

передаточная функция; переходная характеристика; импульсная характеристика;

совокупность амплитудно- и фазочастотной характеристик. Частными динамическими характеристиками могут быть отдельные параметры полных динамических характеристик или характеристики, не отражающие полностью динамических свойств средств измерений, но необходимые для выполнения измерений с требуемой точностью (например, время установления показаний) или для контроля однородности свойств средств измерений данного типа; показатели точности;

функции влияния, т. е. зависимость изменений метрологических характеристик от изменений влияющих величин или неинформативных параметров входного сигнала. На эти характеристики средств измерений устанавливаются нормы с целью: 1) оценки точности измерений; 2) сравнения средств измерений между собой и выбора из них таких, которые обеспечивают требуемую точность измерений; 3) достижения взаимозаменяемости средств измерений.

Номенклатура нормируемых метрологических характеристик и полнота, с которой они должны описывать свойства средств измерений, зависят от их назначения, условий эксплуатации, режима работы и многих других факторов. У средств измерений, используемых преимущественно для высокоточных измерений и метрологической аттестации других средств измерений, нормируются до десятка и более метрологических характеристик. Комплекс их оговаривается в стандартах общих технических требований и стандартах общих технических условий на средства измерений; стандартах технических требований к средствам измерений (если отсутствует стандарт общих технических требований); стандартах технических условий на средства измерений (если нет стандарта общих технических условий); в технических условиях на средства измерений (если отсутствуют стандарты общих, технических требований, технических требований, общих технических условий); в технических заданиях на разработку средств измерений (если отсутствуют все вышеперечисленные нормативно-технические документы). Нормы на отдельные метрологические характеристики приводятся в эксплуатационной документации (паспорте, техническом описании, инструкции по эксплуатации и т. п.) в виде номинальных значений, коэффициентов, функций, заданных формулами, таблицами или графиками, пределов допускаемых отклонений от номинальных значений и функций. Соответствие метрологических характеристик установленным для них нормам должно проверяться. Проверка метрологическим органом соответствия метрологических характеристик нормам и установление на этой основе пригодности средств измерений к применению называется поверкой. Постановлением Совета Министров СССР от 4 апреля 1983 г. N 273 "Об обеспечении единства измерений в стране" применение непроверенных средств измерений запрещено.

Обычно метрологические характеристики нормируют раздельно для нормальных и рабочих условий применения средств измерений. Нормальными считаются такие условия, ради которых изменением метрологических характеристик под воздействием влияющих величин принято пренебрегать. Так, для многих типов средств измерений нормальными условиями применения являются: температура 293 K атмосферное давление 100 кПа; относительная влажность 65; электрическое напряжение в сети питания 220 В. Рабочие условия отличаются от нормальных более широкими диапазонами изменения влияющих величин. И те и другие указываются в стандартах технических требований и другой нормативно- технической документации на конкретные виды средств измерений.

Учет всех нормируемых метрологических характеристик средств измерений - сложная и трудоемкая процедура, оправданная только при измерениях очень высокой точности, характерных для метрологической практики. В обиходе и на производстве, как правило, такая точность не нужна. Поэтому для средств измерений, используемых в повседневной практике, принято деление по точности на классы. Классом точности называется обобщенная характеристика всех средств измерений данного типа, устанавливающая оценку снизу точности их показаний. В стандартах на средства измерений конкретного типа устанавливают требования к метрологическим характеристикам, в совокупности определяющие класс точности средств измерений этого типа. У плоскопараллельных концевых мер длины, например, такими характеристиками являются: пределы допускаемых отклонений от номинальной длины и плоскопараллельности, пределы допускаемого изменения длины в течение года. У мер электродвижущей силы (нормальных элементов) - пределы допускаемой нестабильности ЭДС в течение года.

Для мало изменяющихся метрологических характеристик допускается устанавливать требования, единые для двух и более классов точности. Независимо от классов точности нормируют метрологические характеристики, требования к которым целесообразно устанавливать едиными для средств измерений всех .классов точности, например, входные или выходные сопротивления. Классы точности присваиваются типам средств измерений с учетом результатов государственных приемочных испытаний. Средствам измерений с несколькими диапазонами измерений одной и той же физической величины или предназначенным для измерений разных физических величин могут быть присвоены различные классы точности для каждого диапазона или каждой измеряемой величины. Так, амперметр с диапазонами 0-10, 0-20 и 0-50 А может иметь разные, классы точности для отдельных диапазоов;

электроизмерительному прибору, предназначенному для измерений напряжения и сопротивления, могут быть присвоены два класса точности: один как вольтметру, другой - как омметру. Метрологические характеристики средств измерений должны соответствовать установленным для них нормам как при выпуске готовой продукции, так и в процессе эксплуатации.

Обозначения классов точности наносятся на циферблаты, щитки и корпуса средств измерений, приводятся в нормативно-технических документах. При этом в эксплуатационной документации. на средство измерений, содержащей обозначение класса точности, должна быть ссылка на стандарт или технические условия, в которых установлен класс точности для этого типа средств измерений. Обозначения могут иметь форму заглавных букв латинского алфавита (например, М, С и т. д.) или римских цифр (I, II, III, IV и т. д.) с добавлением условных знаков. Смысл таких обозначений раскрывается в нормативно-технической документации. Если же класс точности обозначается арабскими цифрами с добавлением какого-либо условного знака, то эти цифры непосредственно устанавливают оценку снизу точности показаний средства измерений.

Для средств измерений с равномерной, практически равномерной или степенной шкалой, нулевое значение входного (выходного) сигнала у которых находится на краю или вне диапазона измерений, обозначение класса точности арабскими цифрами из ряда:

где n=1, 0,-1,-2 и т.д., означает, что значение измеряемой величины не отличается от того, что показывает указатель отсчетного устройства, более чем на соответствующее число процентов от верхнего предела измерений.

Обозначение классов точности цифрами из того же ряда предпочтительных чисел может сопровождаться применением дополнительных условных знаков. (Так, например, отметка снизу 0,5;1,6;2,5 и т.д) означает, что у измерительных приборов этого типа с существенно неравномерной шкалой значение измеряемой величины не может отличаться от того, что показывает указатель отсчетного устройства, больше чем на указанное число процентов от всей длины шкалы или ее части, соответствующей диапазону измерений. Заключение чисел в окружность (например, 0,02;0,4;1,0;3,0 в кружочке и т. д.) означает, что проценты исчисляются непосредственно от того значения, которое показывает указатель. Необходимо еще раз подчеркнуть, что класс точности является обобщенной характеристикой средств измерений. Значение его позволяет определить не точность конкретного измерения, а лишь указать пределы, в которых находится значение измеряемой величины. Между тем, точность конкретного измерения во многих случаях представляет известный интерес.