Нормирование метрологических характеристик измерительных устройств

Все рассмотренные характеристики измерительных устройств принято называть метрологическими, так как они влияют на точность осуществляемых с помощью этих устройств измерений.

Средства измерений, в том числе и измерительные устройства, допускаются к применению только в том случае, если установлены нормы — нормированы их метрологические характеристики. Сведения о последних приводятся в технической документации на средства измерений.

Посредством нормирования метрологических характеристик обеспечивается взаимозаменяемость средств измерений и единство измерений в государственном масштабе. Реальные значения метрологических характеристик средств измерений определяются при их изготовлении, а затем периодически проверяются в процессе эксплуатации. При наличии отклонений хотя бы одной нормированной метрологической характеристики от нормы средство измерений регулируется, подвергается ремонту или бракуется и изымается из обращения.

Общий подход при нормировании метрологических характеристик состоит в том, что для всех нормируемых функций и значений устанавливаются номинальные функции и номинальные значения и пределы допустимых отклонений (например, номинальная функция преобразования, номинальная функция влияния, номинальное значение информативного параметра на выходе, номинальное значение постоянной времени и т. п.). Для остальных характеристик устанавливаются пределы допустимых значений (например, пределы допускаемой основной погрешности, пределы допускаемой вариации и т. п.).

Определенную специфику имеет нормирование характеристик, определяющих точность измерений, выполняемых с помощью данного средства измерений (основная и дополнительная погрешности, размах, вариация).

Основная погрешность устройства для технологических измерений нормируется путем установления предела допускаемой абсолютной, относительной или приведенной погрешности:

(7.17)

(7.18)

(7.19)

где Х — входной сигнал измерительного устройства.

Нормирующее значение X_N в выражении (7.19) принимают равным диапазону измерений, конечному значению шкалы, длине шкалы, если последняя имеет резко изменяющееся деление.

Способ задания пределов допускаемой основной погрешности для измерительных приборов и преобразователей определяется зависимостью их погрешности от значения измеряемой величины и требованиями простоты. Если у измерительных устройств данного типоразмера после соответствующей их регулировки погрешность практически не зависит от значения измеряемой величины, т. е. является аддитивной, то предел допускаемой основной погрешности нормируется абсолютной погрешностью, определяемой по формуле (7.17), либо приведенной погрешностью, определяемой по формуле (7.19).

Если погрешность измерительных устройств данного типоразмера является мультипликативной и пропорциональна значению измеряемой величины то предел допускаемой основной погрешности удобно нормировать через относительную погрешность, определяемую по формуле (7.18

Значение предела относительной или приведенной погрешности определяется из ряда предпочтительных чисел: [1; 1,5 (1,6); 2; 2,5 (3); 4; 5; 6]∙10ⁿ.

Числа 1,6 и 3 допускаются к применению, но не рекомендуются. Значение n принимается равным: +1, 0, —1, —2 и т. д.

Измерительные устройства принято разделять на классы точности.

В настоящее время класс точности Λ трактуется как обобщенная характеристика средств измерений, определяемая пределами допускаемых основной и дополнительной погрешностей, а также рядом других свойств, влияющих на точность осуществляемых с их помощью измерений.

Связь между пределами основной и дополнительной погрешностей, а также с другими свойствами средств измерений обычно регламентируется соответствующими стандартами на отдельные виды средств измерений.

Классы точности не устанавливаются только для тех средств измерений, для которых отдельно нормируется систематическая и случайная составляющие погрешности, а также для средств измерений, для которых нормируется и имеет существенное значение динамическая погрешность.

Обозначение классов точности Λ производится в зависимости от способов задания пределов допускаемой основной погрешности. Если последняя выражается приведенной или относительной погрешностью, применяются соответственно следующие обозначения: 1,5 и (обозначения приведены для класса точности 1,5). В рассмотренных (наиболее распространенных) случаях обозначение класса точности дает информацию о пределе допускаемой основной погрешности. Числовые значения для классов точности выбирают из приведенного ряда.

Для измерительных приборов и преобразователей, применяемых для технологических измерений, как правило, нормальные условия эксплуатации выбирают такими, что в большинстве случаев исключается необходимость нормирования дополнительной погрешности. Поэтому класс точности однозначно определяет точность этих средств измерений.