Средства измерений. Классификация. Погрешности средств измерений.

Средство измерений (СИ) - это техническое средство, предназначенное для измерения, имеющее нормированные метрологические характеристики, хранящее или воспроизводящее единицу ФВ, размер которой принимается неизменным в течение известного интервала времени.

1. Средство измерений должно быть пригодно для выполнения необходимых операций и, в первую очередь, для проведения сравнения измеряемой ФВ единицей этой ФВ.

2. Средство измерений должно “уметь” хранить или воспроизводить единицу ФВ. В большинстве случаев это достигается включением в состав СИ меры ФВ.

3. Размер единицы ФВ, хранимой СИ, должен быть неизменным в заданных пределах по крайней мере в течение отрезка времени, когда сравниваются между собой численные значения результатов измерений полученных при помощи данного СИ.

По метрологическому назначению СИ подразделяются на рабочие СИ, то есть предназначенные для выполнения технических измерений, и на метрологические СИ, то есть предназначенные для выполнения метрологических измерений по воспроизведению, хранению и передаче размера единицы рабочим СИ (например, путем их градуировки, калибровки, поверки).

По конструктивному исполнению все СИ подразделяются на меры, измерительные преобразователи, измерительные приборы, измерительные установки, измерительные системы, измерительные комплексы.

Основным свойством средства измерений, влияющим на погрешность результата измерения, является погрешность самого средства измерения. Погрешностью СИ называют разность между показаниями СИ и истинным (действительным) значением измеряемой ФВ. (Для меры ее показанием является номинальное значение, обычно указанное непосредственно на мере, например, на гире). Поскольку истинное значение ФВ неизвестно, то на практике пользуются действительным значением. Для средства измерения технического (рабочего) за действительное значение ФВ принимают показания рабочего эталона, а для рабочего эталона (РЭ) метрологического СИ – значение ФВ, полученное с помощью более точного эталона единицы ФВ. Обычно рабочий эталон имеет погрешность в несколько раз меньшую, чем рабочее СИ, так что показания рабочего эталона (РЭ) и принимают за действительное значение применительно к рабочему СИ (РСИ). Поэтому погрешностью СИ считают разность:

где - погрешность СИ;

- значение ФВ, полученное с помощью РЭ (действительное значение);

- значение, измеренное РСИ.

Погрешности СИ классифицируются по следующим признакам:

- по характеру проявления - систематические и случайные;

- по способу выражения - абсолютные, относительные, приведенные;

- по отношению к изменяемости измеряемой величины динамические, статические;

- по отношению к условиям применения СИ - основные, дополнительные.

Различают погрешности мер и измерительных приборов, погрешности измерительных преобразователей, измерительных систем, измерительных установок. Кроме того, вводят понятие точности и классов средств измерений.

Систематическая погрешность СИ - составляющая погрешности СИ, принимаемая постоянной или закономерно изменяющейся. Случайная погрешность СИ - составляющая погрешности, изменяющаяся случайным образом. Часто указывают предел допускаемого значения СКП средства измерений (абсолютной или относительной).

Абсолютная погрешность СИ - погрешность СИ, выраженная в единицах измеряемой величины.

Относительная погрешность СИ - погрешность СИ, выраженная отношением абсолютной погрешности СИ к действительному значению измеренной ФВ в пределах диапазона измерений.

Приведенная погрешность СИ - это относительная погрешность, в которой абсолютная погрешность СИ отнесена к условно принятому значению величины Основная погрешность СИ - погрешность, определяемая в нормальных условиях его применения. Дополнительная погрешность СИ - это составляющая погрешности СИ, дополнительно возникающая вследствие отклонения какой-либо из влияющих величин от нормального ее значения или вследствие ее выхода за пределы нормальной области значений.

Статическая погрешность СИ - это погрешность СИ, применяемого при измерении ФВ, принимаемой за неизменную.

Динамическая погрешность СИ - это погрешность СИ, возникающая дополнительно при измерении переменной во времени ФВ и- обусловленная несоответствием его реакции на скорость (частоту) изменения входного сигнала.