Инструментальная погрешность.

Основные термины и определения.

Измерение физической величины - Совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения (в явном или неявном виде) измеряемой величины с ее единицей и получение значения этой величины.

Результат измерения физической величины- Значение величины, полученное путем ее измерения.

Метод измерений- Прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей измерения.

Мера физической величины- Величины одного или нескольких заданных размеров, значения которых выражены в установленных единицах и известны с необходимой точностью.

Измерительный преобразователь- Техническое средство с нормированными метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации или передачи.

Измерительный прибор- Средство измерений, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне и удобное для восприятия человеком.

Измерительная система- Совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ и других технических средств, размещенных в разных точках контролируемого объекта и т.п. с целью измерений одной или нескольких физических величин, свойственных этому объекту, и выработки измерительных сигналов в разных целях.

Измерительно-вычислительный комплекс -Функционально объединенная совокупность средств измерений, ЭВМ и вспомогательных устройств, предназначенная для выполнения в составе измерительной системы конкретной измерительной задачи.

Виды государственных испытаний.

Виды государственных испытаний

Приемочные испытания опытных образцов средств измерений новых типов, намеченных к серийному производству или импорту в РФ (государственные приемочные испытания);

Контрольные испытания образцов из установочной серии и серийно выпускаемых средств измерений (государственные контрольные испытания).

Государственные приемочные испытания проводятся метрологическими органами Госстандарта или специальными государственными комиссиями, состоящими из представителей метрологических институтов, организаций-разработчиков, изготовителей и заказчиков.

Госстандарт рассматривает материалы государственных испытаний и принимает решение об утверждении типа средств измерения к выпуску в обращение в стране. После утверждения тип средств измерения вносится в Государственный реестр средств измерений.

Государственные контрольные испытания проводятся территориальными организациями Госстандарта.

Их цель – проверка соответствия выпускаемых из производства или ввозимых из-за границы средств измерений требованиям стандартов и технических условий.

Контрольные испытания проводятся периодически в течение всего времени производства (или импорта) средств измерений данного типа на испытательной базе предприятия-изготовителя. По окончании испытаний составляется акт о контрольных испытаниях, содержащий результаты испытаний, замечания, предложения и выводы.

На основании акта контрольных испытаний организация, проводившая их, принимает решение о разрешении продолжения выпуска в обращение данных средств измерений.

Методическая погрешность.

Измерительные преобразования осуществляются с использо­ванием различных физических явлений, на основании которых можно установить соотношение между измеряемой величиной объекта исследования и выходным сигналом средства измерений, по которому оценивается результат измерения. Точно установить это соотношение никогда не удается вследствие недостаточной изученности объекта исследования и неадекватности его прини­маемой модели, невозможности точного учета влияния внешних факторов, недостаточной разработанности теории физических явлений, положенных в основу измерения, использования про­стых, но приближенных аналитических зависимостей вместо бо­лее точных, но сложных и т. д. В результате принимаемая зависи­мость между измеряемой величиной и выходным сигналом сред­ства измерений всегда отличается от реальной, что приводит к погрешности, которую называют методической погрешностью измерения.

Рассмотрим пример, иллюстрирующий методическую погреш­ность измерения.

Объектом исследования является источник переменного на­пряжения, амплитудное значение которого Uа нужно измерить. На основании предварительного изучения объекта исследования за его модель принят генератор напряжения синусоидальной формы. Используя вольтметр, предназначенный для измерений

действующих значений переменных напряжений, и зная соотно­шение между действующим и амплитудным значением синусои­дального напряжения, получаем результат измерения в виде

— показание вольтметра. Более тщательное изучение объекта могло бы выявить, что форма измеряемого напряжения отличается от синусоидальной и более правильное соотношение между значением измеряемой величины и показани­ем вольтметра где Таким образом, несовер­шенство принятой модели объекта исследования приводит к мето­дической погрешности измерения

Эту погрешность можно уменьшить, либо рассчитав значе­ние k на основе анализа формы кривой измеряемого напряжения, либо заменив средство измерений, взяв вольтметр, предназна­ченный для измерений амплитудных значений переменных напря­жений.

Инструментальная погрешность.

Следует также иметь в виду, что включение средства измере­ний в цепь, где производится измерение, может изменить режим цепи за счет взаимодействия средства измерений с цепью (с объектом измерения). Указанные погрешности, обусловленные несовершенством свойств используемых средств измерений, образуют инструментальную составляющую погреш­ности измерений.

5)Статистическая погрешность.

В зависимости от режима работы (статического или динами­ческого) используемого средства измерений различают погреш­ности в статическом режиме (статические погрешности) и по­грешности в динамическом режиме. В статическом режиме изме­ряемая величина и выходной сигнал (например, отклонение указателя), по которому оценивают результат измерения, явля­ются неизменными во времени.

6)Динамическая погрешность.

Погрешность, обусловлен­ную инерционными свойствами, называют динамической погреш­ностью и определяют ее как разность между погрешностью в динамическом режиме и статической погрешностью, соответ­ствующей значению измеряемой величины в данный момент времени.

Поясним это на примере. Для измерения постоянной темпера­туры некоторой среды в эту среду вносят термочувствительный измерительный преобразователь, являющийся составной частью используемого средства измерений температуры. Вследствие теп­ловой инерции термочувствительный преобразователь не сможет сразу принять температуру окружающей среды, а будет посте­пенно прогреваться до этой температуры. Допустим, что процесс прогрева происходит по экспоненциальному закону. Тогда пока­зания х средства измерений будут изменяться по такому же закону

Рис. 2-1 Изменение выходного сигнала в динамическом режиме (кривая 1) и динамическая погрешность (кривая 2)

(кривая 1 на рис. 2-1), т.е.

где — установившееся показа­ние средства измерений, когда тер­мочувствительный преобразователь прогреется до измеряемой температуры; — постоянная вре­мени, характеризующая тепловую инерцию термочувствитель­ного преобразователя.

Если истинное значение измеряемой температуры то

погрешность в динамическом режиме

Из этого выражения видно, что второе слагаемое характеризует долю погрешности в динамическом режиме, обусловленную ста­тической погрешностью в данный момент времени. Следователь­но, по данному выше определению динамическая погрешность

График этой динамической погрешности изображен на рис. 2-1 (кривая 2).