Характеристики случайной составляющей погрешности

Под случайной составляющей инструментальной погрешности понимается случайная составляющая погрешности СИ, обусловленная только его собственными свойствами. Статистическое распределение случайной составляющей, как правило, описывается функцией Гаусса и среднеквадратическим отклонением S [ ].

Характеристики случайной составляющей нормируются путем установления предела допускаемого среднеквадратичного отклонения.

Характеристика случайной составляющей погрешности от гистерезиса.

Эта характеристика называется вариацией выходного сигнала СИ. Она представляет собой основание закона распределения случайной составляющей погрешности от гистерезиса. Под случайной составляющей погрешности Δ _он понимается случайная составляющая погрешности СИ, обусловленная отличием показаний данного экземпляра измерительного прибора от информативного параметра входного сигнала при различных скорости и направлении его изменения.

Характеристика случайной составляющей погрешности от гистерезиса нормируется путем установления предела Н _OP допускаемой вариации выходного сигнала (показания) СИ.

Если известны нормированные значения характеристик составляющих инструментальной погрешности М[Δ_OS ], S[Δ_OS ], S [ ] и Н _ОР, то пределы, в которых с заданной вероятностью лежит основная погрешность любого экземпляра СИ данного типа, определяется формулой:

,где k — коэффициент, значение которого зависит от доверительной вероятности. При 0,8<Р<1 он может быть рассчитан по формуле k = 5(Р –0,5). Более точные значения коэффициента приведены в руководящем нормативном документе РД 50-453-84.

Дисперсия вариации , так как случайная погрешность от гистерезиса имеет равномерный закон распределения в пределах от О до Н ОР.

Если нормированные значения М[Δ_OS ] и S[Δ_OS ] не заданы, а известно нормированное значение Δ _OSP, то основная погрешность:

Характеристики чувствительности СИ к влияющим величинам

Их выбирают из числа следующих.

Функция влияния -это зависимость изменения метрологической характеристики от изменения влияющих величин. Под последними понимают внешние физические воздействия - климатические, механические, электромагнитные изменения параметров источников питания. Использование функции влияния позволяет определить не предельно возможные значения погрешности, а их статистические оценки. Нормирование функции производится путем установления ее номинального значения и пределов допустимых отклонений от него.

Изменения значений МХ, вызванные изменением влияющих величин в установленных пределах - это разность между МХ, соответствующей некоторому заданному значению влияющей величины в пределах рабочих условий применения СИ, и данной МХ, соответствующей нормальному значению влияющей величины. Эти изменения нормируются путем установления пределов допускаемых изменений характеристик при изменении влияющей величины в заданных пределах.

Эта группа описывает дополнительную погрешность или разность между значением погрешности, соответствующей некоторому значению влияющей величины в пределах рабочих условий применения СИ, и значением погрешности, соответствующим нормальному значению влияющей величины.

Динамические характеристики СИ.

Они обусловлены влиянием на выходной сигнал изменениями во времени значений входного сигнала. Различают полные динамические характеристики и частичные. К полным относят: переходную, АЧХ, амплитудно-фазовую, импульсную переходную, передаточную. К частичным - любые функционалы или параметры полных динамических характеристик. Примером такой характеристики может служит постоянная времени.

Метрологические характеристики влияния на инструментальную составляющую погрешности измерения

К указанным характеристикам относятся характеристики СИ, отражающие их способность влиять на инструментальную составляющую вследствие взаимодействия СИ с любым из подключенных к его входу или выходу компонентов, например объектом измерений и др. Потребление энергии средством измерений от объекта измерения или от предвключенного прибора приводит к изменению значения измеряемой величины и, следовательно, к появлению соответствующей составляющей погрешности. Например, на погрешность измерения температуры с помощью термопар и термометров существенно влияет обмен тепловой энергией между объектом и прибором. Следовательно, для СИ, работа которых характеризуется обменом энергией между ними и подключенными к их входу или выходу объектами, необходимо нормировать некоторые характеристики, описывающие свойства этих приборов отбирать или отдавать энергию через свои входные или выходные цепи. Такие характеристики часто называют импедансными, или просто импедансами.

Вопросы нормирования импедансов средства измерений электрических величин разработаны достаточно полно. Сложнее обстоит дело с приборами для измерений неэлектрических величин, где явления обмена энергией, входные и выходные импедансы изучены недостаточно. В этом случае нормирование требует тщательных исследований.

Рассматриваемые характеристики нормируются путем установления номинальных значений импедансных характеристик и пределов допускаемых отклонений от них.

Неинформативные параметры выходного и входного сигналов СИ

Это такие параметры, которые не используются для передачи информации, но оказывают влияние на погрешность или результат измерения. Например, частота переменного тока при измерении его напряжения.

Кроме этих метрологических характеристик наиболее часто используются следующие технические характеристики СИ.

Измерительное усилие - это сила, создаваемая прибором и действующая на измеряемую поверхность в направлении линии измерения.

Разность между наибольшим и наименьшим значениями измерительного усилия при однонаправленном измерении значений измеряемой величины называется колебанием измерительного усилия.

Изменение измерительного усилия в момент перемены направления изменения значений измеряемой величины называется перепадом измерительного усилия.

Чувствительность СИ - это отношение изменения выходной величины к вызывающему его изменению входной величины.

Порог чувствительности - это изменение входного сигнала, вызывающее наименьшее изменение выходного сигнала, которое может быть обнаружено наблюдателем с помощью данного СИ без дополнительных устройств. Порог чувствительности имеет размерность измеряемой величины. Для электронных приборов он определяется уровнем собственных шумов. У цифровых приборов порог чувствительности равен цене единицы младшего разряда.

Порог чувствительности прибора является решающим фактором при выборе измерительных средств для непрерывных измерений малых значений проверяемых величин (например, при проверке биения).

Характеристики, введенные ГОСТ 8.009 - 84, наиболее полно описывают метрологические свойства СИ. Однако эти характеристики больше подходят для моделирования СИ при их конструировании, чем для оценки погрешностей измерения. Для внедрения этого стандарта требовалась переработка ряда основополагающих государственных стандартов в области метрологии, но она не была осуществлена. Поэтому на практике продолжают пользоваться нормированием метрологических характеристик на основе классов точности. Класс точности - это обобщенная характеристика СИ, выражаемая пределами допускаемых значений его основной и дополнительной погрешностей, а также другими характеристиками, влияющими на точность. Он используется для серийно выпускаемых СИ и не является непосредственной оценкой точности измерений, выполняемых этим СИ, поскольку погрешность зависит еще от ряда факторов: метода измерений, условий измерений и т. д. Класс точности лишь позволяет судить о том, в каких пределах находится погрешность СИ данного типа. Общие положения деления средств измерений по классу точности устанавливает ГОСТ 8.401- 80.

Согласно этому стандарту основная погрешность СИ не должна превышать одного из перечисленных ниже пределов:

1. Если погрешность имеет аддитивный характер, то предел допускаемой абсолютной погрешности не должен превышать
2. Если погрешность имеет как аддитивную, так и мультипликативную составляющие, то предел допускаемой абсолютной погрешности не должен превышать
3. Если погрешность имеет мультипликативный характер, то предел допускаемой относительной погрешности не должен превышать (в процентах)

(1)

4. Если погрешность имеет как аддитивную, так и мультипликативную составляющие, то предел допускаемой относительной погрешности не должен превышать(в процентах)

(2)

где a, b, c, d – постояные; x_к – конечное значение диапазона измерения.

5. Приведенная погрешность не должна превышать

g_max = ±Dmax/x _н= ± с (3)

При нормировании погрешности СИ постоянные a,b,c,d выбираются из следующего ряда предпочтительных чисел:

p = [1; 1,5 (1,6); 2; 2,5 (3); 4; 5; 6] 10ⁿ.

Числа 1, 6 и 3допускаются к применению, но не рекомендуются. Значение n принимается равным: +1,0, –1, –2 и т. д. Причем при одном значении n допускается устанавливать не более пяти различных пределов допускаемой погрешности для измерительных устройств конкретного вида.

В обоснованных случаях пределы допускаемой относительной погрешности определяются по другим формулам, на основании графика или таблицы.

Пределы допускаемых дополнительных погрешностей (ПДДП) устанавливают:

в виде постоянного значения для всей рабочей области влияющей величины или ее интервала;

отношения ПДДП, соответствующей интервалу величины, к этому интервалу;

зависимости ПДДП от номинальной или предельной функции влияния.

Как правило, ПДДП определяются в виде дольного значения предела допускаемой основной погрешности.

Классы точности определяются стандартами и техническими условиями, содержащими технические требования к СИ. Для каждого класса точности СИ конкретного типа устанавливаются конкретные требования к метрологическим характеристикам, в совокупности отражающие уровень точности. СИ нескольких физических величин или с несколькими диапазонами измерений могут иметь несколько классов точности. Классы точности присваивают при разработке СИ. В процессе эксплуатации метрологические характеристики СИ ухудшаются. Поэтому допускается понижение класса точности по результатам метрологической аттестации или поверки. Например, предусмотрено понижение класса точности при поверках концевых мер, если отклонение длины меры от номинального значения превышает предел допускаемых отклонений для класса точности, присвоенного ранее.

Обозначения классов точности наносятся на циферблаты, щитки и корпуса средств измерений, приводятся в нормативно-технических документах. При этом в эксплуатационной документации на средство измерений, содержащей обозначение класса точности, должна быть ссылка на стандарт или технические условия, в которых установлен класс точности для этого типа средств измерений.

Обозначения могут иметь форму заглавных букв латинского алфавита (например, М, С и т. д.) или римских цифр (I, II, III, IV и т. д.) с добавлением условных знаков. Смысл таких обозначений раскрывается в нормативно-технической документации.

Для СИ, пределы допускаемой основной погрешности которых выражены в форме приведенной или относительной погрешности в соответствии с выражениями (1) и (3), классы точности обозначаются числами, равными этим пределам в процентах. Чтобы отличить относительную погрешность от приведенной, на СИ ее обводят кружком. С такой же целью под обозначением класса точности на СИ ставят знак “ V ”. Это означает, что предел абсолютной погрешности приведен к длине шкалы или к ее части, а не к номинальной точке шкалы.

Если класс точности определяется в соответствии с выражением(2), его обозначают c и d, разделенные косой чертой. Например 0,02/0,01.

Дата добавления: 2015-06-27