Нормирование метрологических характеристик средств измерений.
Типовые метрологические характеристики первой группы нормируют как номинальные характеристики средств измерений данного типа. Номинальную функцию преобразования измерительного преобразователя представляют в виде формулы, таблицы, графика. Номинальные значения однозначной или многозначной меры представляют именованными числами.
Для конкретных экземпляров средств измерений нормируются пределы (граничные характеристики), в которых должна находиться индивидуальная метрологическая характеристика первой группы при предусмотренных условиях применения средства измерений.
Нормальные и рабочие условия применения средств измерений устанавливаются в нормативно-технических документах на средства измерений. Нормальными считаются условия, при которых зависимостью метрологических характеристик от изменения значений влияющих величин можно пренебречь. Так, для многих типов средств измерений нормальными условиями являются: температура — (293±5) К, относительная влажность — (65 ± 15) %, напряжение в сети питания — 220 В ± 10 %. Рабочие условия отличаются от нормальных более широким диапазоном изменения значений влияющих величин.
При нормировании метрологических характеристик второй группы исходят из того, что правильность показаний средств измерений обеспечивается поправкой, точное значение которой для каждого конкретного экземпляра средств измерений неизвестно. Поэтому устанавливают пределы, в которых должна находиться поправка у всех средств измерений данного типа. Прибегают также к ситуационному моделированию и нормируют пределы, в которых должны находиться аналоги числовых характеристик ситуационной модели. Точность показаний нормируется указанием предельно допустимого значения среднего квадратического отклонения (или его оценки). Так как показание и поправка суммируются, то может нормироваться аналог среднего квадратического отклонения композиции закона распределения вероятности показания и ситуационной модели поправки.
Нормированные метрологические характеристики второй группы представляются либо одним числом, либо функцией (формулой, таблицей, графиком) информативного параметра входного или выходного сигнала.
Нормирование метрологических характеристик второй группы может производиться как для нормальных, так и для рабочих условий. В отличие от этого метрологические характеристики третьей группы нормируются только для рабочих условий измерений. В рабочих условиях изменение значений влияющих величин начинает сказываться на точности и правильности показаний. Это учитывается функциями влияния. Для разных экземпляров средств измерений данного типа могут различаться как вид этих функций, так и их параметры. Однако в принципе, для всех экземпляров средств измерений данного типа эти функции должны быть подобны, а их параметры близки. Поэтому нормируются в качестве номинальных некоторые усредненные функции влияния с указанием их параметров. Нормируются также пределы допускаемых отклонений функций влияния у отдельных экземпляров средств измерений данного типа от номинальной. Если функции влияния у различных экземпляров средств измерений данного типа существенно различаются между собой, то нормируются граничные функции влияния.
В нормативно-технических документах номинальная функция влияния, пределы допускаемых отклонений от нее и граничные функции влияния представляются в виде числа, формулы, таблицы или графика. Линейную функцию влияния, проходящую через начало координат, допускается представлять коэффициентом влияния в виде числа. Функции влияния представляют в координатах, у которых начало отсчета по оси ординат совпадает с нормальным значением влияющей величины на оси абсцисс.
Пределы допускаемых изменений метрологических характеристик, вызванных изменениями влияющих величин, устанавливают в виде границ зоны вокруг значения метрологической характеристики при нормальных условиях.
Аналогично нормируются метрологические характеристики четвертой группы. Устанавливается номинальная динамическая характеристика, пределы допускаемых отклонений от нее и граничные динамические характеристики. Они представляются в виде числа, формулы, таблицы или графика.
Во всех случаях представление нормированных метрологических характеристик в виде графика допускается только при одновременном представлении их в виде формулы или таблицы.
Формы представления нормированных метрологических характеристик пятой и шестой групп устанавливаются в нормативно-технических документах на средства измерений конкретных видов и типов.
В зависимости от особенностей использования средств измерений возникает необходимость в том или ином наборе их метрологических характеристик. Так, для вещественных мер и цифро-аналоговых преобразователей, аналоговых и цифровых измерительных показывающих и регистрирующих приборов, аналоговых и аналого-цифровых измерительных преобразователей нормируются разные наборы метрологических характеристик. Номенклатура нормированных метрологических характеристик в каждом наборе зависит кроме того от ответственности измерений и других факторов. Подробно все вопросы нормирования метрологических характеристик средств измерений регламентированы ГОСТ 8.009—84.
Использование нормированных метрологических характеристик для определения в реальных условиях эксплуатации точности показаний средств измерений и поправки, обеспечивающей их правильность, рассмотрим на примере.
Пример 23.В нормативно-технической документации на вольтметр приведены следующие его нормированные метрологические характеристики:
1. В нормальных условиях измерений (при температуре 20° С и напряжении питания 220 В) аддитивная поправка QH к показаниям у приборов этого типа находится в пределах от –10мВ до 10мВ; среднее квадратическое отклонение показания sH не превышает 5мВ,
2. Номинальная функция влияния температуры на поправку
Yq(t) = ¾ Kq(t)(t-tH)
номинальная функция влияния напряжения в сети питания на поправку
Yq(U) = ¾ Kq(U)(U-UH)
где tH = 20oС и UH = 220 В — нормальные значения влияющих величин, а номинальные значения коэффициентов влияния температуры и напряжения питания Kq(t) = 0,5 мВ/°С; Kq(U) = 0,4 мВ/В.
Номинальная функция влияния температуры на среднее квадратическое отклонение показания
Ys(t) = ¾ Ks(t)(t-tH)
номинальная функция влияния напряжения в сети питания на среднее квадратическое отклонение показания
Ys(U) = ¾ Ks(U)(U-UH)
где Кs(t) = 0,1мВ/°С; Ks(u) = 0,1 мВ/В.
Требуется определить поправку, обеспечивающую правильность показания вольтметра в рабочих условиях измерений
25°С £ t £ 35°С;
200 В £ U £230В,
и точность показания.
Решение. 1. Неопределенность аддитивной поправки QH в нормальных условиях учитывается ситуационной моделью, показанной на рис. 55, а. Если неопределенность рабочих условий измерений также отразить с помощью ситуационных моделей, то ситуационные модели номинальных функций влияния на поправку температуры и напряжения питания будут выглядеть так, как они показаны на рис. 55, б, в. Числовые характеристики всех трех ситуационных моделей, показанных на рис.55,
Функции влияния на поправку являются аддитивными добавками к ее значению в нормальных условиях измерений. Поэтому ситуационная модель поправки в рабочих условиях измерений будет композицией ситуационных моделей, показанных на рис. 55. Ее числовые характеристики
Таким образом, для обеспечения в рабочих условиях измерении правильности показания вольтметра в него нужно вносить поправку - 3 мВ.
2. Точность показания определяется аналогом его среднего квадра-тического отклонения после внесения поправки. Аналог дисперсии показания после внесения поправки
поскольку номинальные функции влияния на среднее квадратическое отклонение показания являются аддитивными добавками к его значению в нормальных условиях. Для простоты возьмем максимальные значения номинальных функций влияния
и среднего квадратического отклонения показания в нормальных условиях, что будет соответствовать наихудшему случаю. Тогда
u2 P = 47,4 + (5 + 1,5 + 2) 2 = 119,65 мВ2.
Таким образом, в рабочих условиях измерений точность показания вольтметра характеризуется аналогом среднего квадратического отклонения
Дата добавления: 2015-02-05; просмотров: 1986;