Файл: Роль метрологии, стандартизации и сертификации.pdf

10 измерений обеспечивает хранение (или воспроизведение) единицы измеряемой величины практически неизменной как во времени, так и под воздействием факторов окружающей среды.
Средства измерения классифицируются с учетом 2 признаков:
• конструктивного решения;
• практического назначения.
По конструктивному решению СИ разделяются на: вещественные меры, измерительные преобразователи, измерительные приборы, измерительные установки, измерительные системы.
Вещественная мера – СИ, воспроизводящие ФВ с номинальным значением, т.е. с определенным значением, обозначенным на данном средстве измерения. По степени сложности вещественные меры бывают:
• однозначные – меры, воспроизводящие ФВ у одного размера, например, гиря;
• многозначные – меры, воспроизводящие ФВ разных размеров, например, масштабная линейка;
• набор – комплекс мер разных размеров, применяющихся в разных сочетаниях, например, набор разновесов;
• магазин – набор мер, конструктивно объединенных в единое техническое устройство, предусматривающее ручное или автоматизированное соединение мер в необходимых комбинациях, например, магазин электрических соединений.
Измерительный преобразователь – средство измерения, перерабатывающие измерительную информацию в форму, удобную для дальнейшего преобразования, передачи, хранения и обработки, но недоступную для непосредственного восприятия оператором, например, преобразователь давления, термопара.
Измерительный прибор – средство измерения, состоящее из преобразовательных элементов и отсчетного устройства и предназначенное для извлечения измерительной информации и представления ее в форме, удобной для регистрации, например, амперметр.
Измерительные установки состоят из функционально объединенных СИ и вспомогательных устройств, собранных в одном месте. В измерительных системах СИ и вспомогательные устройства территориально разобщены, но соединены каналами связи. По практическому назначению различают рабочие и метрологические СИ.
Рабочие СИ предназначены для измерений в народном хозяйстве и по условиям применения среди них выделяют:
• лабораторные – обладающие наибольшей точностью, чувствительностью и стабильностью;
• производственные – обладающие высокой стойкостью к ударовибрационным нагрузкам, воздействию тепла, холода и повышенной влажности;
• полевые - встроенные в самолеты, автомобили и т.д.
§ 7. МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИ
Техническое средство можно использовать для измерений только в том случае, если оно является средством измерений, т. е. имеет нормированные метрологические характеристики. Утвержденные Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии средства измерений регистрируются в государственном

11
Реестре средств измерений, удостоверяются сертификатами соответствия и только после этого допускаются для применения на территории РФ. В справочных изданиях принята следующая структура описания средств измерений: регистрационный номер, наименование, номер и срок действия сертификата об утверждении типа| средства измерения, местонахождение изготовителя и основные метрологические характеристики.
Основные метрологические характеристики оценивают пригодность, средств измерений к измерениям в известном диапазоне с известной точностью и обеспечивают:
• сравнение средств измерений между собой и достижение их взаимозаменяемости;
• возможность установления точности измерений;
• выбор нужных средств измерений по точности и другим характеристикам;
• определение погрешностей измерительных систем и установок;
• оценку технического состояния средств измерений при их поверке.
На практике используют следующие метрологические характеристики средств измерений.
Диапазон измерений СИ – область значений величины, в пределах которой нормированы его допускаемые пределы погрешности. Для мер это их номинальное значение, для преобразователей – диапазон преобразования. Различают нижний и верхний пределы измерений, которые выражаются значениями величины, ограничивающими диапазон измерений снизу и сверху.
Градуировочная характеристика СИ – зависимость между значениями величин на входе и выходе средства измерений, полученная экспериментально.
Показание – значение измеряемой величины, определяемое по он счетному устройству прибора и выраженное в единицах этой величины.
Диапазон показаний – размеченная область шкалы измерительного прибора, ограниченная ее начальным и конечным значениями
Пределы измерения – наибольшее или наименьшее значение диапазона измерения.
Время измерения – время, которое требуется для определении значения измеряемой величины с заданной погрешностью.
Разрешающая способность (абсолютная) – минимальная разность двух значений измеряемых однородных величин, которая может быть различима с помощью прибора.
Быстродействие (скорость измерения) – максимальное числи измерений в единицу времени, выполняемых с нормированной погрешностью.
Цена деления шкалы – разность значений величин, соответствующих двум соседним отметкам шкалы. определяют по формуле: ∆???? =
????
????
−????
????
????
N – число делений шкалы, Х
В
- верхний предел измерения, Х
Н
- нижний предел измерения
Длина (интервал) деления шкалы – расстояние между осями двух соседних отметок шкалы.
Погрешность СИ – разность между показанием средства измерений – Хп и истинным (действительным) значением измеряемой величины – Хд.

12
Область рабочих частот (диапазон частот) – полоса частот, в пределах которой погрешность прибора, полученная при изменении частоты сигнала, не превышает допускаемого предела.
Градуировочная характеристика – зависимость, определяющая соотношение между сигналами на выходе и входе средства измерения в статическом режиме.
Чувствительность но измеряемому параметру – отношение изменения сигнала на выходе измерительного прибора к вызвавшему его изменению измеряемой величины: S =y/x где х – измеряемая величина; у – сигнал на выходе; х – изменение измеряемой величины; у – изменение сигнала на выходе.
Параметры х и у чаще всего выражены в различных единицах например, миллиметрах и вольтах, миллиметрах и секундах (как в осциллографах). Поэтому величина S может иметь, например, размерность мм/В, мм/с и т. д.
Предельная чувствительность (но напряжению, току или мощности) – минимальная величина исследуемого сигнала (напряжении тока или мощности), подаваемого на вход прибора, которая необходима для получения отсчета с погрешностью, не превосходящей допустимой. Наименьшее значение изменения физической величины, начиная с которого может осуществляться ее измерение, называется порогом чувствительности данного средства измерений.
Собственная потребляемая мощность Р
соб
– мощность, потребляемая от измеряемой цепи (чем Р
соб меньше, тем точнее измерения).
Определенная информация о возможной инструментальной составляющей погрешности измерения должна быть каким-либо образом отражена. Такая информация содержится в указании класса точности средства измерения.
Класс точности (КТ) (С) – обобщенная характеристика средств измерений, определяемая пределами допускаемых основных и дополненных погрешностей, а также другими свойствами средств измерения влияющими на точность, значения которых устанавливают в соответствующих стандартах. В стандартах есть такое примечание: «Класс точности средств измерений характеризует их свойства в отношении точности, но не является непосредственным показателем точно измерений, выполненных с помощью этих средств». ГОСТ 8.401–80 устанавливает несколько способов назначения КТ(С). При этом пределы допускаемых погрешностей нормируют и выражают в форме абсолютных, приведенных или относительных погрешностей.
Способ выражения погрешностей зависит от характера изменения погрешности по диапазону измерений, назначения и условий применения СИ: если погрешность результатов измерения в данной области измерений принято выражать в единицах измерений величины или делениях шкалы, то принимается форма абсолютных погрешностей; если границы абсолютных погрешностей в пределах диапазона измерений практически постоянны, то принимается форма приведенной погрешности; если эти границы нельзя считать постоянными, то форма относительной погрешности.
Обозначение классов точности на средствах измерений.
Класс точности, выраженный через абсолютную погрешность, обозначают прописными буквами латинского алфавита или римскими цифрами – N, III.

13
Класс точности, выраженный через приведенную погрешность, обозначают просто числом – 2,5 (если X
N
представляется в единицах измеряемой величины, он означает, что γ = 2,5 %), или знаком (если X
N
определяется длиной шкалы. Такой КТ означает, что γ = 2,5 % длины шкалы).
С = δ
прив
* 100.
Класс точности, выраженный через относительную погрешность, обозначают числом, помещенным в круг.
§ 8. ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ
Любое измерение можно считать законченным, если найден не только результат измерения, но и оценена его погрешность. В метрологии определение «погрешность» является одним из центральных, причем в нем отражены понятия «погрешность результата измерения» и «погрешность средства измерения». Эти два понятия очень близки друг к другу и обычно их классифицируют по одинаковым признакам.
Погрешностью результата измерения называют отклонение найденного значения от истинного значения измеряемой физической величины.
Поскольку истинное значение измеряемой величины неизвестно, то при количественной оценке погрешности пользуются действительным значением ФВ. Это значение находится экспериментально и настолько близко к истинному значению, что для поставленной измерительной задачи может быть использовано вместо него.
Погрешность средства измерения – разность между показаниями средства измерения и истинным (действительным) значением измеряемой ФВ. Она характеризует точность результатов измерений, проводимых используемым средством.
Как одну из основных характеристик результата измерения, погрешность необходимо оценить. Погрешность результата измерения можно оценить с разной точностью на основании различной исходной информации.
При измерениях с точной оценкой погрешности учитывают индивидуальные метрологические свойства и характеристики примененных СИ, анализируют метод измерений, контролируют условия измерений. Понятие «точной» оценки условно, так как это сделать принципиально невозможно. Если измерения ведут с приближенной оценкой погрешности, то учитывают лишь метрологические характеристики СИ.
Измерения с предварительной оценкой погрешности выполняют по типовым методикам, нормативными документами, в которых указаны методы и условия измерений, типы и погрешности используемых СИ.
По форме представления погрешности бывают: абсолютная, относительная и приведенная.
Основная погрешность СИ – погрешность средства измерений, применяемого в нормальных условиях, т. е. в условиях, которые определены в НТД на него как нормальные. Нормальные значения влияющих величин указываются в стандартах или технических условиях на средства измерений данного вида в форме номиналов с нормированными отклонениями. Наиболее типичными нормальными условиями являются температура (20 ± 5)ºС; относительная влажность (65 ± 15)%; атмосферное давление (100 ± 4) кПа или (750 ± 30) мм рт. ст.; напряжение питания электрической сети 220 В ± 2% с частотой 50 Гц. Иногда вместо номинальных значений влияющих величин указывается нормальная область их значений. Например, влажность (30–80)%.

14
Дополнительная погрешность СИ – составляющая погрешности СИ, возникающая дополнительно к основной погрешности вследствие отклонения какой- либо из влияющих величин от нормального ее значения.
По форме количественного выражения погрешности делят на абсолютные, относительные и приведенные.
Абсолютная погрешность – это разница между результатом измерения X
изм и истинным (действительным) значением X
д измеряемой величины.
 = X
изм
- X
д
Относительная погрешность – это отношение абсолютной погрешности измерения к действительному значению измеряемой величины:
Δ
δ
= ±/ X
д
×100 %
Приведенная погрешность – это погрешность, в которой абсолютная погрешность СИ отнесена к нормирующему значению (предел СИ) X
N
, постоянному во всем диапазоне измерений или его части:
δ
прив
= Δ/ X
N
×100 %
По характеру проявления погрешности бывают: систематические, случайные и грубые (промахи).
Систематическая погрешность – остается постоянной или закономерно изменяется при повторных измерениях одной и той же физической величины.
Случайная погрешность – изменяется случайным образом (по знаку и значению) в серии повторных измерений одной и той же физической величины, проведенных с одинаковой тщательностью в одних и тех же условиях.
Грубая погрешность (промах) – это случайная погрешность результата отдельного наблюдения, входящего в ряд измерений, которая для данных условий резко отличается от остальных результатов этого ряда.
В зависимости от режима применения различают:
статическую погрешность СИ - погрешность, возникающую при использовании измерительных средств для измерения постоянной величины;
динамическую погрешность СИ – погрешность, возникающую при использовании измерительного средства для измерения переменной во времени величины.
По зависимости от измеряемой величины погрешности бывают: аддитивные, мультипликативные и нелинейные.
Аддитивные – не зависят от измеряемой величины.
Мультипликативные – прямо пропорциональны измеряемой величине.
Нелинейные – имеют нелинейную зависимость от измеряемой величины.
Стабильность СИ – качественная характеристика средства измерений, отражающая неизменность во времени его метрологических характеристик.
§ 9. МЕТОДЫ ИСКЛЮЧЕНИЯ СИСТЕМАТИЧЕСКИХ ПОГРЕШНОСТЕЙ
Последовательность обработки результатов прямых многократных измерений
(измерение величины с многократным наблюдением) состоит из ряда этапов:
1. Определение точечной оценки результатов измерений в виде среднего арифметического: