Лекции по метрологии (866861), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Систематическиепогрешности являются в общем случае, функцией измеряемой величины,влияющих величин (температуры, влажности, напряжения питания и пр.) ивремени.29Динамические погрешности обуславливаются инерционными свойствамисредств измерений и появляются при измерении переменных во временивеличин. Типичным случаем является измерение с регистрацией сигнала,изменяющегося со временем. Если x(t) и y(t) — сигналы на входе и на выходесредства измерений с чувствительностью К, то динамическая погрешностьопределяется какr( )qд =− ( ).sДля средств измерений, являющихся линейными динамическими системами ссосредоточенными, постоянными во времени параметрами, наиболее общаяхарактеристика динамических свойств — это дифференциальное уравнение.В этом случае уравнение линейное с постоянными коэффициентами:∑ L r ( ) ( ) = ∑v tu (u) ( ) , где r ( ) ( ) и (u) ( ) – i-тые и j-тые производныевходного и выходного сигналов; L и tu – постоянные коэффициенты, n и m –порядок левой и правой частей уравнения, причём > ).Дифференциальное уравнение является метрологической характеристикойсредств измерения, поскольку позволяет при известном сигнале на входе x(t)найти выходной сигнал у(t) и после подстановки их в соответствующеевыражение вычислить динамическую погрешность.Для нормирования динамических свойств средств измерения частоуказывают не само дифференциальное уравнение, а другие, производные отнего, динамические характеристики, которые более просто находятсяэкспериментальным путем.
Сюда относятся передаточная функция,302К числу характеристик погрешности относится вариация выходногосигнала измерительного преобразователя или вариация показанийизмерительного прибора. Согласно ГОСТ 8.009—72 вариациейназывается средняя разность между значениями информативногопараметра выходного сигнала измерительного преобразователя (илипоказаний измерительного прибора), соответствующими данной точкедиапазона измерений при двух направлениях медленного многократногоизменения информативного параметра входного сигнала в процессеподхода к данной точке диапазона.
Возникает из-за трения и зазоров всочленениях подвижных деталей механизмов средств измерений илигистерезисных явлений, свойственных его элементам.11IIDЛекция №5.11IIDамплитудная и фазовая частотные характеристики, переходная иимпульсная переходная функции.2К числу метрологических характеристик средств измерения относятся инеинформативные параметры выходного сигнала измерительногопреобразователя или меры, поскольку они могут оказывать существенноевлияние на погрешность средства измерений. Например, непостоянствоамплитуды колебаний баланса наручных часов (неинформативныйпараметр) приводит к изменению частоты его колебаний (информативныйпараметр).При восприятии измеряемой величины или измерительного сигнала средствоизмерения оказывает некоторое воздействие на объект измерения или наисточник сигнала. Результатом этого воздействия может быть некотороеизменение измеряемой величины относительно того значения, котороеимело место при отсутствии средства измерения.
Такое обратноевоздействие средства измерения на объект измерения особенно чёткопросматривается при измерении электрических величин.Влияние внешних воздействий и неинформативных параметров сигналов(влияющих величин) описывается с помощью метрологическиххарактеристик, называемых функциями влияния.Функция влияния x(q , … , qy ) - это зависимость соответствующейметрологической характеристики из числа вышеперечисленных отвлияющих величин q , … , qy (температуры внешней среды, параметроввнешних вибраций и т. д.). В большинстве случаев можно ограничиватьсянабором функций влияния каждой из влияющих величин x(q ), … , xzqy {, ноиногда приходится использовать функции совместного влияния несколькихвеличин, если изменение одной из влияющих величин приводит к изменениюфункции влияния другой.Для средств измерений, не входящих в более сложные комплексы иобладающих точностью, заведомо превышающей требуемую точностьизмерений, вместо функций влияния указывают наибольшие допустимыеизменения метрологических характеристик ∆|(q), вызванные изменениямивнешних влияющих величин и неинформативных параметров входногосигнала.
Это связано с тем, что при использовании таких средствизмерений обычно не вводятся поправки на влияющие величины и специальноне рассчитываются границы погрешности.31IID11Нормирование метрологических характеристик - установление границ надопустимые отклонения реальных метрологических характеристик средствизмерений от их номинальных значений. Только посредством нормированияметрологических характеристик средств измерений можно добиться ихвзаимозаменяемости и обеспечить единство измерений в государстве.Реальные значения метрологических характеристик определяют приизготовлении средств измерений и затем проверяют периодически во времяэксплуатации.
Если при этом хотя бы одна из метрологическиххарактеристик выходит за установленные границы, то такое средствоизмерений либо подвергают регулировке, либо изымают из обращения.Нормальными считаются такие условия применения средств измерений, прикоторых влияющие на процесс измерения факторы (температура,влажность, частота, напряжение питания, внешние магнитные поля и т.д.), а также неинформативные параметры входных и (или) выходныхсигналов находятся в нормальной для данных средств измерений областизначений, т. е.
в такой области, где их влиянием на метрологическиехарактеристики можно пренебречь. Нормальные области значенийвлияющих факторов указываются в стандартах или технических условияхна средства измерений данного вида в форме номиналов с нормированнымиотклонениями, например, температура должна составлять (20 ± 2) °С,напряжение питания —(220 В ± 10%) или в форме интервалов значений(влажность 30—80 %).Рабочая область значений влияющих факторов шире нормальной областизначений. В её пределах метрологические характеристики существеннозависят от влияющих факторов, однако, их изменения нормируютсястандартами на средства измерений в форме функций влияния илинаибольших допустимых изменений.
За пределами рабочей областиметрологические характеристики принимают неопределённые значения.Для нормальных условий эксплуатации средств измерений должнынормироваться характеристики суммарной погрешности и еёсистематической и случайной составляющих, входной импедансизмерительных приборов и преобразователей, выходной импеданс322Нормы на значения метрологических характеристик устанавливаютсястандартами на отдельные виды средств измерения. При этом делаетсяразличие между нормальными и рабочими условиями применения средствизмерения.11IIDпреобразователей, динамические характеристики и неинформативныепараметры выходного сигнала.2Основная погрешность - суммарная погрешность ∆ средств измерений внормальных условиях эксплуатации, нормируется заданием пределадопускаемого значения ∆д , т.
е. того наибольшего значения, при которомсредство измерений ещё может быть признано годным к применению.Систематическая составляющая погрешности ∆с становится случайнойпри рассмотрении всего ансамбля средств измерений данного типа.Поэтому она подлежит нормированию путём задания предела ∆сддопускаемой систематической погрешности и её двух числовыххарактеристик — математического ожидания BC∆с D и среднегоквадратического отклонения <(∆с ) систематической погрешности ∆ссредств измерений данного типа.Случайная составляющая погрешности ∆ нормируется путём заданияпредела <д (∆) среднего квадратического отклонения, поскольку еёматематическое ожидание равно нулю.Класс точности — это обобщённая характеристика средств измерений,определяемая пределами допускаемых основных и дополнительныхпогрешностей, а также рядом других свойств, влияющих на точностьосуществляемых с их помощью измерений.
Классы точностирегламентируются стандартами на отдельные виды средств измерения сиспользованием метрологических характеристик и способов ихнормирования, изложенных выше.Способы установления классов точности изложены в ГОСТ 8.401—80«ГСП. Классы точности средств измерения. Общие требования».Стандарт не распространяется на средства измерений, для которыхпредусматриваются раздельные нормы на систематическую и случайныесоставляющие, а также на средства измерений, для которых нормированыноминальные функции влияния, а измерения проводятся без введенияпоправок на влияющие факторы. Классы точности не устанавливаются ина средства измерений, для которых существенное значение имеетдинамическая погрешность.Для остальных средств измерений обозначение классов точности вводится взависимости от способов задания пределов допускаемой основнойпогрешности.33IID11Пределы допускаемой абсолютной основной погрешности могут задаватьсялибо в виде одночленной формулы ∆= ±L, либо в виде двухчленной формулы∆= ±(L + t ), где ∆ и х выражаются одновременно либо в единицахизмеряемой или воспроизводимой мерой величины, либо в делениях шкалыизмерительного прибора.Более предпочтительным является задание пределов допускаемыхпогрешностей в форме приведенной или относительной погрешности.∆R•= ± , где число р выбирается из ряда= 1 ∙ 10 ; 1,5 ∙ 10 ; 2 ∙ 10 ; 2,5 ∙ 10 ; 4 ∙ 10 ; 5 ∙ 10 ; 6 ∙ 10( = 1; 0; −1; −2 и т.
д. )Пределы допускаемой относительной основной погрешности могутнормироваться либо одночленной формулой=∆R= ±ƒ, либо двухчленной формулой=∆R= ± „ + F c… † … − 1e‡,RRгде d - конечное значение диапазона измерений или диапазона значенийвоспроизводимой многозначной мерой величины, а постоянные числа q, c и dвыбираются из того же ряда, что и число р.В обоснованных случаях пределы допускаемой абсолютной илиотносительной погрешности можно нормировать по более сложнымформулам или даже в форме графиков или таблиц в зависимости отзначения измеряемой, входной или воспроизводимой мерой величины.Способ задания пределов допускаемой основной погрешностиизмерительных преобразователей и приборов определяется главным образомзависимостью погрешности от измеряемой или соответственно входнойвеличины.Таким образом, в настоящее время существуют 3 способа нормированияосновной погрешности измерительных приборов и преобразователей:а). Нормирование заданием пределов допускаемой основной абсолютной илиприведенной погрешности ± ∆ или ± p, постоянных во всём диапазонеизмерения или преобразования;б).
Нормирование заданием пределов допускаемой основной абсолютной илиотносительной погрешности ± ∆ или ± в функции измеряемой величины поформулам;342виде одночленной формулы p =Пределы допускаемой приведенной основной погрешности нормируются вIID11в). Нормирование заданием постоянных пределов допускаемой основнойпогрешности, различных для всего диапазона измерения и одного илинескольких нормированных участков, или различных для разных диапазоновизмерения (для многопредельных приборов).2Первый способ широко применяется для нормирования основнойпогрешности большинства сравнительно узкопредельных стрелочныхизмерительных приборов, а также для измерительных преобразователей.Остальные два способа отвечают в большей степени условиямизмерения, имеющим место при использовании широкопредельныхприборов.Средствам измерений, пределы допускаемой основной погрешности которыхзадаются относительной погрешностью по одночленной формуле,присваивают классы точности, выбираемые из ряда чисел р и равныесоответствующим пределам в процентах.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
