Метрологические характеристики средств измерений и измерительных систем – параметры определяющие качество и точность измерений.
Для обеспечения единства измерений с заданным отклонением, свойства средств измерений (СИ) регламентируются законодательством и нормативными документами. Так требования к СИ определяются Федеральный законом РФ N 102-ФЗ, ГОСТ 8.009-84 рядом других постановлений, актов и систем стандартов.
Метрологические характеристики приборов, преобразователей, установок и систем для решения измерительных задач подразделяются на следующие группы:
Параметры, определяющие сферы применения средств измерений. К ним относят порог чувствительности, диапазон измерений, время реакции.
Свойства, определяющие точность определения значения физической величины. К параметрам этой группы относятся точность, сходимость и воспроизводимость.
Рассмотрим метрологические свойства средств измерений каждой группы подробнее.
Диапазон измерений – интервал значений контролируемой величины, в котором нормированы погрешности измерений. Максимальные и минимальные значения называются верхним и нижним пределами измерений.
Ряд средств измерений работают в нескольких поддиапазонах. При достижении определенного значения контролируемой величины осуществляется смена диапазона, что существенно расширяет функциональные возможности прибора или измерительной системы. Смена осуществляется в автоматическом режиме либо путем переключения оператором.
Интервал измеряемых значений некоторых СИ превышает диапазон, в пределах которого погрешности нормируются. Такие приборы и установки обычно применяют в динамичных технологических процессах, где возможно резкий скачок значения измеряемых параметров.
Порог чувствительности – минимальное значение физической величины, которое данное средство измерения может определить. Например, если минимальное значение силы тока для отклонения стрелки амперметра составляет 1 мА, пороговая чувствительность прибора составляет 1 мА.
Время реакции средств измерений – определяет временной промежуток, за который показания или выходной сигнал прибора или преобразователя установится соответствующим реальному значению измеряемой величины в пределах заданной погрешности. Параметр определяет возможность использовать СИ для контроля динамики изменения технологических параметров, например в системах со значительной пульсаций давления или другой физической величины.
Точность приборов, преобразователей, измерительных систем и установок обусловливаться погрешностью. Этот термин определяется как разница между показаниями СИ и действительным значением величины. Последнее принимают как показания образцовых или эталонных приборов более высокого разряда. Например, за действительное значение для рабочего средства измерения принимают показания эталона 4 разряда и так далее.
По условию применения, методу выражения, проявлению выделяют следующие типы погрешностей:
абсолютные, относительные;
систематические, случайные;
основные, дополнительные.
Рассмотрим каждый тип погрешности отдельно.
Абсолютная погрешность определяется как разность между результатом измерений и действительным значением, выраженная в принятых единицах измерения для данной величины. Определяется погрешность из выражения ∆X = X – Xд., где ∆X – абсолютная погрешность, X – показания СИ, Xд – действительное значение.
Относительная погрешность СИ – отношение абсолютной погрешности к действительным значениям, выраженное в процентах. Определяется характеристика по формуле: = ∆X/Xд× 100%, где δ – искомая величина, ∆X – абсолютная погрешность.
Систематическая погрешность определяется как повторяющееся или изменяющееся по определенному закону отклонение результата определения физической величины от его действительного значения. Если функция отклонения или влияющие на нее условия известны, в средства измерения вводят соответствующие поправки для исключения систематической погрешности из результатов.
Случайная погрешность – отклонение, полученных измерениями результатов от действительного значения, которые проявляются случайным образом, вне зависимости от условий и влияния второстепенных величин. Погрешности такого рода невозможно устранить, для особо точных измерений применяют метод вычисления рассеяния результатов и определение усредненного значения.
Различают также основную и дополнительную погрешности. Первая определяется как отклонение, присущее данному средству измерений в нормальных условиях эксплуатации. Дополнительная погрешность возникает при отклонении влияющих на результат измерений величин.
Класс точности – одна из основных метрологических характеристик и относится к нормируемым свойствам СИ. Основные понятия и требования регламентируется ГОСТ 8.401-80. Класс точности отражает обобщенные погрешности и другие параметры, влияющие на результаты измерения данным прибором, преобразователем или системой.
Класс точности определяется при приеме средства измерения в эксплуатацию путем проведения испытаний.
