- •Введение
- •1. Метрология лекция 1
- •1.1. Введение в метрологию
- •1.2. Основные метрологические термины Метрология наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.
- •Лекция 2 основные метрологические понятия
- •2.1. Системы единиц физических величин
- •Размер величины. Значение величины
- •2.3. Измерительное преобразование
- •2.4. Методы и средства измерений
- •2.5. Мера физической величины
- •2.6. Эталоны единиц физических величин. Рабочие эталоны
- •2.7. Точность измерений
- •Погрешность измерений
- •Поверка средств измерений
- •Лекция 3 Виды и методы измерений
- •Рассмотрим сначала классификацию видов, а затем методов измерений.
- •Классификация видов измерений
- •Методы измерений и их классификация
- •Лекция 4 методы измерений
- •4.1. Метод противопоставления
- •4.2. Нулевой метод
- •4.3. Дифференциальный метод
- •4.4. Метод совпадений
- •4.5. Метод замещения
- •4.6. Обобщение методов измерения
- •Лекция 5 погрешности измерения и её составляющие
- •5.1. Классификация погрешностей
- •5.1.2. Систематические, прогрессирующие и случайные погрешности
- •5.1.3. Методические и инструментальные погрешности
- •5.1.5. Основные и дополнительные погрешности
- •5.1.6. Статические и динамические погрешности средств измерений
- •6.2. Правила округления значений погрешности и результата измерений
- •6.3. Правила приближенных вычислений
- •7.1.1. Мера физической величины
- •7.1.2. Измерительный преобразователь
- •Примеры: термопара в термоэлектрическом термометре, измерительный трансформатор тока.
- •7.1.3. Измерительный прибор
- •7.1.4. Измерительные системы
- •7.1.5. Измерительная установка
- •Примеры: 1. Установка для измерений удельного сопротивления электротехнических материалов. 2. Установка для испытаний магнитных материалов.
- •Рабочее средство измерений средство измерений, предназначенное для измерений, не связанных с передачей размера единицы другим средствам измерений.
- •7.2. Метрологические характеристики средств измерения
- •Чувствительность – важная характеристика средства измерений. Она характеризует способность прибора реагировать на изменение входного сигнала.
- •В общем случае
- •Лекция 8 Нормирование метрологических характеристик. Классы точности средств измерений
- •8.1. Нормирование метрологических характеристик
- •8.1.1. Способы выражения и нормирования пределов допускаемых погрешностей
- •8.2. Классы точности средств измерений
- •Лекция 9 Структурные схемы средств измерений
- •9.1. Средства измерения прямого действия
- •9 .2. Средства измерений уравновешивающего действия
- •Порог чувствительности средства измерений с полной компенсацией
- •Лекция 10 Воспроизведение единиц физических величин и передача их размеров
- •10.1. Понятие о единстве измерений
- •10.2. Эталоны единиц физических величин
- •10.3. Поверочные схемы
- •10.4. Способы поверки средств измерений
- •11.2. Цели, принципы и функции стандартизации
- •11.2.1. Цели стандартизации
- •11.2.2. Принципы стандартизации
- •11.2.3. Функции стандартизации
- •Лекция 12 Методы стандартизации
- •Лекция 13 Государственная система стандартизации России
- •13.1. Общая характеристика системы
- •13.2. Общая характеристика стандартов разных категорий
- •13.3. Общая характеристика стандартов разных видов
- •14.2. Основные понятия сертификации
- •14.3. Основные цели и принципы сертификации
- •14.4. Обязательная и добровольная сертификация
- •14.5. Субъекты или участники обязательной сертификации
- •14.6. Участники добровольной сертификации
- •Лекция 15 правила и документы по проведению работ в области сертификации
- •15.1. Правила сертификации
- •15.2. Нормативная база сертификации
- •15.3. Порядок сертификации продукции
- •15.3.1. Схемы сертификации
- •15.4. Порядок проведения сертификации продукции
- •16.2. Сертификация непродовольственных товаров
- •16.3. Сертификация средств производства
- •16.4. Номенклатура сертифицируемых услуг (работ) и порядок их сертификации
- •Лекция 17 Сертификация систем качества (скк)
- •17.1. Значение сертификации систем качества
- •17.2. Правила и порядок сертификации систем качества
- •Библиографический список
- •Содержание
7.2. Метрологические характеристики средств измерения
При использовании средств измерений важно знать степень соответствия информации измеряемой величине, содержащейся в выходном сигнале, ее истинному значению. С этой целью для каждого средства измерений вводятся и нормируются определенные метрологические характеристики (МХ).
Метрологические характеристики – это характеристики свойств средства измерений, влияющие на результат измерений и на его погрешности.
Для каждого типа средств измерений устанавливают свои метрологические характеристики.
Метрологические характеристики, устанавливаемые нормативно-техническими документами, называют нормируемыми метрологическими характеристиками, а определяемые экспериментально действительными метрологическими характеристиками. Номенклатура метрологических характеристик, правила выбора комплексов нормируемых метрологических характеристик для средств измерений и способы их нормирования определяются стандартом ГОСТ 8.009-84 ГСИ. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений.
Метрологические характеристики средств измерений включают: функцию преобразования (градуировочная или статическая характеристика), чувствительность, порог чувствительности, диапазон измерений, область рабочих частот, статические и динамические погрешности, собственную мощность потребления.
Функция преобразования средства измерений – Y = F(X) – это функциональная зависимость между информативными параметрами выходного Y и входного X сигналов. Идеальная функция преобразования – линейная зависимость. Эта зависимость может быть представлена в виде формулы, таблицы или графика.
Чувствительность – важная характеристика средства измерений. Она характеризует способность прибора реагировать на изменение входного сигнала.
Чувствительность – свойство средства измерений, определяемое отношением изменения выходного сигнала этого средства к вызывающему его изменению измеряемой величины.
Чувствительность определяется из функции преобразования. Различают абсолютную и относительную чувствительность.
Абсолютную чувствительность определяют по формуле
S = Dy/Dx,
относительную чувствительность определяют по формуле
S0 = Dy/(Dx/x),
где Dy – изменение сигнала на выходе, х – измеряемая величина, Dx – изменение измеряемой величины.
В общем случае
.
При линейной функции преобразования
При нелинейной функции преобразования чувствительность зависит от измеряемой величины x.
У средств измерения при постоянной чувствительности шкала равномерная, т.е. длина всех делений шкалы одинакова.
Величина равная обратной величине чувствительности является постоянной прибора с = 1/S.
Порог чувствительности средства измерений характеристика средства измерений в виде наименьшего значения изменения физической величины, начиная с которого может осуществляться ее измерение данным средством.
Если самое незначительное изменение массы, которое вызывает перемещение стрелки весов, составляет 10 мг, то порог чувствительности весов равен 10 мг.
Порог чувствительности не следует путать с чувствительностью средства измерения. Он выражается в единицах входной величины.
Диапазон измерений средства измерений – область значений величины, в пределах которой нормированы допускаемые пределы погрешности средства измерений.
З начения величины, ограничивающие диапазон измерений снизу и сверху (слева и справа), называют соответственно нижним пределом измерений xн или верхним пределом измерений хк.
Различают полный и рабочий диапазон измерений (рис.7.1).
Полный диапазон – диапазон, в котором относительная погрешность средства измерений не превышает 100 %. Он ограничен снизу порогом чувствительности 0, а сверху – верхним пределом измерений xк.
Рабочий диапазон – диапазон, в котором относительная погрешность не превышает заранее заданного значения зад.
Диапазон измерений может состоять из нескольких поддиапазонов с разными погрешностями.
Диапазон измерений следует отличать от диапазона показаний.
Диапазон показаний средства измерений область значений шкалы прибора, ограниченная начальным и конечным значениями шкалы.
Показание средства измерений – значение величины или число на показывающем устройстве средства измерений.
Вариация показаний измерительного прибора разность показаний прибора в одной и той же точке диапазона измерений при плавном подходе к этой точке со стороны меньших и больших значений измеряемой величины.
Вариация показаний измерительного прибора приближенно равна удвоенной погрешности от трения в опорах.
Область рабочих частот – полоса частот, в пределах которой погрешность прибора, вызванная изменением частоты, не превышает допустимого предела.
Характеристики, влияющие на собственную мощность потребления – это характеристики средств измерений, отражающие их способность влиять на инструментальную составляющую погрешности вследствие взаимодействия средства измерений с любым из подключенных к его входу или выходу компонентов, например, объектом измерений и др.
Потребление энергии средством измерений от объекта измерения или от предвключенного прибора приводит к изменению значения измеряемой величины и, следовательно, к появлению соответствующей составляющей погрешности.
Для оценки влияния средства измерения на режим работы объекта измерений указывают входное полное сопротивление или входной импеданс Zвх.. Входное сопротивление влияет на мощность, потребляемую от объекта измерения средством измерения.
Для оценки допустимой нагрузки на средство измерения указывают выходное полное сопротивление или выходной импеданс Zвых.. Чем меньше Zвых., тем больше допускаемая нагрузка на средство измерения.