Метрологические характеристики средств измерений

Метрологические характеристики средств измерений – это характеристики свойств средств измерений, оказывающих влияние на результаты и погрешности измерений, предназначенные для оценки технического уровня и качества средства измерений, для оп­ределения результатов измерений и расчётной оценки характеристик инструментальной составляющей погрешности измерений.

В соответствии с ГОСТ 8.009-84 «Нормируемые характеристики средств измере­ний» нормируемые метрологические характеристики (МХ) должны:

· давать исчерпывающую характеристику всех метрологических свойств средств измерений;

· отражать определённые физические свойства средств измерений;

· служить основой для расчёта некоторых производных характеристик, соответствующих различным критериям сравнения средств измерения между собой;

· легко контролироваться.

Заметим, что метрологические характеристики (МХ), установленные вышеуказанным стандартом, являются составной частью исходной информации:

· для определения результатов измерений;

· определения расчётной оценки характеристик инструментальной составляющей погрешности, измерений;

· расчёта МХ каналов измерительных систем, состоящих из средств измерений с нормированными МХ;

· оптимального выбора средств измерений, а также для использования в качестве характеристик при контроле средств измерений на соответствие установленным нормам.

В соответствии с ГОСТ 8.009-84 выделяют следующие группы МХ:

1. Характеристики для определения результатов измерений:

· функция преобразования измерительного преобразователя – f(х);

· значение однозначной или значение многозначной меры – y;

· цена деления шкалы измерительного прибора или многозначной меры;

· вид выходного кода, число разрядов кода, цена единицы наименьшего разряда кода средств измерений для случая выдачи результатов в цифровой форме (в цифровом коде).

2. Характеристики погрешностей средств измерений:

· систематическая составляющая погрешности:

ü значение систематической составляющей D_s;

ü математическое ожидание M [D_s];

ü среднее квадратическое отклонение s[D_s]систематической составляющей погрешности измерений.

· случайная составляющая погрешности:

ü среднее квадратическое отклонение случайной составляющей погрешности измерений;

ü нормализованная автокорреляционная функция r_Δ(τ) или функция спектральной плотности S (ω) случайной составляющей погрешности.

3. Характеристики чувствительности средств измерений к влияющим величинам. К ним относят:

· функцию влияния y(x);

· изменение значений метрологических характеристик e(x) средств измерений, вызванных изменениями влияющих величин x в установленных пределах. Здесь e(x) – коэффициент влияния.

4. Динамические характеристики средств измерений:

· переходные характеристики средств измерений – h(t);

· импульсные переходные – g(t);

· амплитудно-фазовые – G(jw);

· амплитудно-частотные – D(w);

· совокупность амплитудно-частотных и фазо-частотных характеристик;

· передаточные функции средств измерений – W(P).

Перечисленные выше динамические характеристики называют полными. Кроме них, выделяют еще частные характеристики. К частным динамическим характеристикам относят любые параметры полных динамических характеристик:

· время реакции t_r;

· коэффициент демпфирования g_dam;

· постоянная времени Т;

· значение амплитудно-частотной характеристики резонансной частоте D(w₀);

· значение резонансной круговой частоты, w₀ .

Частные динамические характеристики аналого-цифровых преобразователей (АЦП) и цифровых измерительных приборов (ЦИП), время реакции которых не превышает интервала времени между двумя измерениями, соответствующими максимальной частоте (скорости) измерений:

· время реакции t_r;

· погрешность датирования отсчета t_d;

· максимальная частота (скорость) измерений f_max.

Для цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП) частными характе­ристиками принято считать:

· время реакции преобразователя t_r;

· переходную характеристику преобразователя h(t).

5. Характеристики средств измерений, отражающие их способность влиять на инструментальную составляющую погрешности средств измерений вследствие взаимодействия с любым из подключенных к их входу или выходу компонентов (таких, как объект измерений, средство измерений и т. п.).

6. Неинформативные параметры выходного сигнала средства измерений – это параметры выходного сигнала, не используемые для передачи или индикации значения информативного параметра входного сигнала измерительного преобразователя или не являющиеся выходной величиной меры.

Метрологические характеристики являются показателями качества и технического уровня всех без исключения средств измерения. Для определения MX у конкретных средств измерений они должны пройти метрологическую аттестацию.

Метрологической аттестацией называется всестороннее исследование средств измерений, выполняемое метрологической службой для определения метрологических свойств этого средства измерений, и выдача документа с указанием полученных данных.

Процедура эта длительная, дорогая, целесообразность которой в каждом конкретном случае должна быть обоснована. Обычно пользуются сведениями о MX, содержащихся в нормативно-технической документации на средства измерений.

В этих документах приводятся нормы, которым должны удовлетворять метрологические характеристики всех серийно выпускаемых средств измерений данного типа. Соответствие этим требованиям (нормам) MX каждого отдельного экземпляра средств измерений должно проверяться.

По результатам метрологической аттестации средству измерений приписываются определенные метрологические характеристики, определяется возможность применения его в качестве образцового или рабочего средств измерений.

Нестандартизованные средства измерений (НСИ). Установлен порядок метрологического обеспечения эксплуатации НСИ, который распространяется также на:

· ввозимые из-за границы единичные экземпляры;

· единичные экземпляры серийных средств измерений, отличающиеся от условий, для которых нормированы их метрологические характеристики;

· серийно выпускаемые образцы, в схему и конструкцию которых внесены изменения, влияющие на их метрологические характеристики.

Нестандартизованными могут быть как рабочие, так и образцовые средства измерений.

Задачами метрологического обеспечения НСИ является:

· исследование метрологических характеристик и установление соответствия НСИ требованиям технических заданий, либо паспорту завода изготовителя;

· установление рациональной номенклатуры НСИ;

· обеспечение НСИ средствами аттестации, поверки при их разработке, изготовлении и эксплуатации;

· обеспечение постоянной пригодности НСИ к применению по назначению с нормированной для них точностью;

· сокращение сроков и снижение затрат на разработку, изготовление и эксплуатацию.

Научно-методическое руководство деятельностью предприятий по метрологическому обеспечению НСИ осуществляют головные и базовые организации метрологической службы министерств (ведомств), метрологические институты, центры стандартизации и метрологии Госстандарта России.

Вновь разработанные или закупленные по импорту НСИ допускаются к применению только после их метрологической аттестации. Если существует договор о взаимном признании результатов аттестации средств измерений со страной, из которой импортируется НСИ, то аттестация в России может не проводиться.

За разработкой, изготовлением и эксплуатацией НСИ ведется авторский и государственный надзор, а также ведомственный контроль.

Авторский контроль осуществляется разработчиком НСИ совместно с метрологической службой разработчика. Он предусматривает участие в подготовке и проведении метрологической аттестации НСИ, оказание помощи при разработке нормативно-технической документации и организации поверки НСИ.

Ведомственный метрологический контроль за разработкой, изготовлением, аттестацией и поверкой НСИ проводится метрологическими службами министерства (ведомства).