2. Статические и динамические характеристики средств измерений.

По ГОСТ 8.009—84 устанавливается перечень MX, способы их нормирования и формы представления. Каждая из видов MX по назначению может быть представлена более детально с учетом видов самих измерений и СИ в зависимости от изменений влияющих величин или неинформативных параметров входного сигнала.

Неинформативным называется параметр входного сигнала СИ, не связанный функционально с измеряемым параметром. Например, частота переменного тока при измерении его амплитуды.

Нормальные метрологические характеристики (НМХ) устанавливаются документами. MX, определенные документами, считаются действительными. На практике наиболее распространены следующие статические MX СИ.

Диапазон измерений — область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые пределы погрешности СИ (для преобразователей — это диапазон преобразования):

Предел измерения — наибольшее или наименьшее значение диапазона измерения. Для мер — это номинальное значение воспроизводимой величины.

Например, у шкалы на рисунке начальный участок (~20%) сжат, потому производить отсчеты на нем неудобно. Тогда предел измерения по шкале составляет 50 ед., а диапазон — 10...50 ед.

Неравномерная шкала СИ

Цена деления шкалы — разность значений величин, соответствующих двум соседним отметкам шкалы. Приборы с равномерной шкалой имеют

постоянную цену деления, а с неравномерной — переменную. В этом случае нормируется минимальная цена деления.

Чувствительность — отношение изменения сигнала Δу на выходе СИ к вызвавшему это изменение изменению Δх сигнала на входе

S=Δy/Δx.

Например, для стрелочного СИ — это отношение перемещения dl конца стрелки к вызвавшему его изменению dx измеряемой величины

S= dl/dx.

Таким образом, для неравномерных шкал величина S= var, и степень неравномерности шкалы оценивают через коэффициент

Для равномерных шкал S = S = const и S_cp = l/х^ где х^ — диапазон измерений.

Поскольку х и у могут быть выражены в различных единицах, то величина S имеет размерность и т.д.

Говоря о чувствительности, указывают чувствительность тока, напряжения и т. д.

Иногда для оперирования безразмерными единицами вводят понятие относительной чувствительности

S_o = (Δу/у₀)/(Δх/х₀),

где х₀, у₀ — номинальные (или средние) величины.

Чувствительность нельзя отождествлять с порогом чувствительности — наименьшим значением измеряемой величины, вызывающим заметное изменение показаний прибора.

Величину, обратную чувствительности, называют постоянной прибора С= 1/S.

Как правило, выходным сигналом СИ является отсчет (показание) в единицах величины. В этом случае постоянная прибора С равна цене деления. Поэтому для СИ с неравномерной шкалой чувствительность — величина переменная.

Вариация (гистерезис) — разность между показаниями СИ в данной точке диапазона измерения при возрастании и убывании измеренной величины и неизменных внешних условиях: var= х_в - х_у

где х_в, х_у — показания образцового СИ при возрастании и убывании величины х.

Следует иметь в виду, что, хотя вариация показаний СИ вызывается случайными факторами, сама она — не случайная величина.

Зависимость между выходным и входным сигналом СИ, полученную экспериментально, называют градуировочной характеристикой, которая может быть представлена аналитически, графически или в виде таблицы.

Градуировочная характеристика может изменяться под воздействием внешних и внутренних причин. Например, при быстром изменении тока подвижная часть СИ, вследствие инерции, не успевает отреагировать на это изменение, из-за своих интегрирующих свойств.

По степени полноты описания инерционных свойств средств измерений динамические характеристики делятся на полные и частные.

К полным динамическим характеристикам относятся:

дифференциальное уравнение, описывающее работу средств измерений;

передаточная функция;

переходная характеристика;

импульсная характеристика;

совокупность амплитудной и фазочастотной характеристики.

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 показания) или контроля однородности свойств средств измерений данного типа. На эти характеристики средств измерений устанавливаются нормы с целью оценки точности измерений, сравнения средств измерений между собой и выбора из них таких, которые обеспечивают требуемую точность измерений, достижение взаимозаменяемости средств измерений.