Метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Измерение – нахождение значения физической величины опытным путем с помощью средств измерения.

Основное уравнение измерения: А=х/х_е (х-измеряемая величина, х_е- еденицы измерений)

Истинное значение физич. величины, идеально отражающее количество, практически не достижимо. Действительное значение, получаемое экспериментально с заданной точностью, применяется вместо истинного. Средство измерений – техническое средство, используемое при измерении и имеющее нормированные метрологические характеристики.

Классификация средств измерения (СИ):

1. По назначению:

Эталоны предназначены для воспроизв. и хранения ЕИ с максимальной точностью в заданный исторический период. Меры предназн. для воспроизв. ЕИ с заданной точностью.

Измерит. преобразователи – для выработки сигналов, удобных для передачи, обработки и хранения, но не для наблюдения. К ним относятся: шунты, делители напряжения, измерит. преобраз., измерит. усилители.

Измерит. приборы предназн. для выработки сигналов, удобных для наблюдения. Измерит. установки представляют собой функционально связанные эталоны, меры, измерит. преобразователи, и приборы, расположенные в одном месте. Информац. – измерит. системы – функционально связанные эталоны, меры, измерит. преобраз., приборы расположенные в разных местах и связаны между собой каналами связи.

ИИС + ЭВМ=ИВК(информац – вычислит. комплекс).

2. По метрологическим свойствам:

Эталонные СИ служат для поверки. Поверка производится для подтверждения класса точности и соответствия параметров техническим условиям. Обязательной гос. поверке подлежат СИ, применяемые в органах гос. метрологич. службы в качестке эталона. Остальные СИ проходят ведомственную поверку и калибровку. СИ, предназн. для индикации или для учебных целей, поверке не подлежат. Погрешность СИ – отклонение реальной функции преобразования от расчетной или разность между показанием приборов и действит. значением измеряемой величины.

Классификация погрешности СИ:

Погрешность СИ – разность между показанием СИ и истинным (действительным) значением измеряемой величины.

Погрешности СИ:

• в зависимости от условий возникновения – основные и дополнительные;

• в зависимости от изменения во времени измеряемой величины – статические и динамические;

• в зависимости от значения измеряемой величины – аддитивные и мультипликативные;

• по закономерности проявления – систематические и случайные;

• по числовому выражению – абсолютные, относительные приведенные.

Основная погрешность – погрешность СИ, применяемого в нормальных условиях. Определяется конструкцией измерительного механизма и измерительной цепью прибора.

Дополнительная погрешности – составляющая погрешность СИ, возникающая дополнительно к основной погрешности вследствие отклонения какой-либо из влияющих величин от нормального ее значения или вследствие ее выхода за пределы нормальной области значений.

Статическая погрешность – погрешность СИ, применяемого при измерении физической величины, принимаемой за неизменную.

Динамическая погрешность – погрешность СИ, возникающая при измерении изменяющейся в процессе измерений физической величины.

Аддитивная погрешность – составляющая абсолютной погрешности СИ, остающаяся постоянной во всем диапазоне измерений:  a.

Мультипликативная погрешность – составляющая абсолютной погрешности СИ, линейно зависящая от значения измеряемой величины:  b  X.

Систематическая погрешность – составляющая погрешности СИ, которая остается постоянной или закономерно изменяется. К систематическим погрешностям относят погрешности градуировки шкалы, погрешности, обусловленные неточностью меры и т.п.

Случайная погрешность – составляющая погрешности СИ, изменяющаяся случайным образом. Случайные погрешности вызываются большим числом отдельных причин, действующих независимо друг от друга, поэтому нельзя заранее предвидеть их появление и исключить опытным путем.

Абсолютная погрешность – погрешность СИ, выраженная в единицах измеряемой величины.

Абсолютная погрешность  есть разность между показанием прибора X и истинным (действительным) значением X_ измеряемой величины

т.е.  =  a или  =  (a + b  X).

Действительное значение – значение физической величины, полученное экспериментально и настолько близкое к истинному значению, что может быть использовано вместо него. Действительное значение может быть получено по показанию эталонного прибора.

Поправка – абсолютная погрешность, взятая с обратным знаком. Поправка есть та величина, которую следует алгебраически прибавить к показанию прибора, чтобы получить действительное значение измеряемой величины.

Относительная погрешность  - погрешность СИ, выраженная отношением абсолютной погрешности  СИ к результату измерений Х или к действительному значению X_ измеряемой величины. Выражается в процентах.

или .

Приведенная погрешность - погрешность СИ, выраженная отношением абсолютной погрешности  СИ к нормирующему значению X_N. Выражается в процентах.

За нормирующее значение чаще всего принимается верхний предел измерения.

Классы точности СИ:

Класс точности СИ – обобщенная характеристика, отражающая уровень точности СИ, выражаемая пределами допускаемых основной и дополнительных погрешностей, а также другими характеристиками, влияющими на точность.

Класс точности может выражаться одним числом или двумя числами (в виде их отношения).

Если , т.е. мультипликативная погрешность отсутствует, абсолютная и приведенная погрешности прибора оказываются постоянными в любой точке шкалы. В этом случае класс точности К – есть максимальное значение основной приведенной (реже относительной) погрешности, выраженной в процентах, т.е.

Зная класс точности, можно рассчитать пределы допускаемой относительной погрешности измерений (в процентах) для любого показания прибора по формуле

где K и X_N – обозначены на циферблате прибора, а X – измеренное значение.

К приборам, у которых класс точности выражается одним числом, относятся электромеханические аналоговые (стрелочные) и самопишущие приборы. Так, для электромеханических амперметров и вольтметров установлены следующие классы точности: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0; 5,0.

Если , т.е. аддитивная и мультипликативная составляющие основной абсолютной погрешности соизмеримы, то класс точности обозначается в виде отношения двух чисел c/d, например, класс точности 0,1/0,05. В этом случае предельное значение основной относительной погрешности (в процентах) определяется по формуле:

,

где X_k - конечное значение выбранного диапазона измерений; X – измеренное значение; c и d – числа, обозначающие класс точности.