13. Погрешности средств измерений: определения и формы представления погрешностей средств измерений.

Погрешность СИ является свойством конкретного СИ, которое присуще только ему, даже если СИ не используется, и которое регламентируется стандартами в виде нормируемых метрологических характеристик СИ. Знание этих характеристик позволяет при рабочих измерениях приближенно оценивать границы погрешности результата измерения, если другими его составляющими можно пренебречь.

Погрешность СИ может быть представлена в форме абсолютной, относительной и приведенной погрешности. Абсолютная ( ) и относительная ( ) погрешности СИ определяются по аналогичным формулам для погрешностей результатов измерений, только в них вместо результата измерения Х должна фигурировать величина – показание СИ.

(1.1)

(1.2)

(1.3)

Показание СИ – это значение величины, определяемое по отсчетному устройству СИ. Приведенная погрешность определяется как отношение к некоторому нормирующему значению и выражается в процентах.

(1.4)

Приведенная погрешность введена, в первую очередь, для характеристики показателей точности СИ, диапазон измеряемых величин которых включает и нулевое значение, так как если измеряемая величина приближается к нулю, то любого СИ независимо от точности стремится к бесконечности. Кроме того, позволяет в отличии от и выявить потенциальные возможности СИ в плане минимизации инструментальной составляющей погрешности результата измерения.

Нормирующее значение – это условно принятое значение, которое может быть равным верхнему пределу измерений, диапазону измерений, длине шкалы и др. Правила выбора регламентируются ГОСТ 8.401-80 ГСИ.

Для средств измерений с равномерной, практически равномерной (шкала, длина делений которой отличается друг от друга не более чем на 30% и при этом имеет постоянную цену деления) или степенной шкалой, нормирующее значение следует устанавливать равным пределу измерений, если нулевое значение находится на краю или вне диапазона измерений, или равным большему из модулей пределов измерений (если один значительно превышает другой), либо сумме модулей пределов измерений (если они равны, или отличаются незначительно), если нулевое значение находится внутри диапазона измерений, либо модулю разности пределов измерений.

Для СИ с существенно неравномерной шкалой [шкала с сужающимися делениями, для которой значение выходного сигнала, соответствующее полусумме верхнего и нижнего пределов диапазона измерений входного (выходного) сигнала находится в интервале между 65 и 100% длины шкалы, соответствующей диапазону измерений входного (выходного) сигнала] устанавливают равным длине рабочего участка шкалы. В этом случае абсолютную погрешность выражают, как и длину шкалы, в единицах длины.

Погрешность СИ включает целый ряд систематических и случайных составляющих и зависит от условий его эксплуатации. Случайные составляющие погрешности СИ приводят к неоднозначности показаний. Поэтому случайные составляющие погрешности СИ стараются сделать незначительными по сравнению с другими составляющими. Серийные измерительные приборы обладают этим свойством. Однако в приборах высокой точности случайная составляющая может быть соизмерима с систематической.

По зависимости от измеряемой величины погрешности СИ разделяются на аддитивные и мультипликативные.

Аддитивные (абсолютные) погрешности не зависят от измеряемой величины. Мультипликативные (абсолютные) погрешности изменяются пропорционально измеряемой величине.

Могут быть составляющие, имеющие более сложную зависимость от измеряемой величины, например, так называемые погрешности от нелинейности статической характеристики преобразования и другие.

Погрешность СИ, используемого в нормальных условиях, называется основной погрешностью СИ. Изменение погрешности СИ, вызванное отклонением одной из влияющих величин от нормального значения или выходом за пределы нормальной области, называется дополнительной погрешностью СИ. Обычно дополнительная погрешность указывается для каждой из влияющих величин. Нормальные значения (нормальные области значений) влияющих величин и допускаемые отклонения от них установлены ГОСТ 22261-94.