Конспект лекций по дисциплине Метрология и стандартизация. Часть 1. Метрология (стр. 5 из 5)
Динамические свойства СИ характеризуются также быстродействием – скоростью и временем измерения (временем установления показаний). Скорость измерения (преобразования) определяется максимальным числом измерений (преобразований) в единицу времени, выполняемых с нормированной погрешностью. Время измерения (преобразования) – время, прошедшее с момента начала измерения (преобразования) до получения результата с нормированной погрешностью.
Чувствительность, порог чувствительности, разрешающая способность СИ.
Чувствительностью СИ называется отношение изменения выходной величины (информативного параметра) к вызывающему его изменению входной величины (информативного параметра входного сигнала). Различают абсолютную и относительную чувствительность. Абсолютная чувствительность равна производной от характеристики преобразования СИ : S = dy/dx = Dx/Dy . Приближенное равенство для определения чувствительности через конечные приращения Dх и Dу используется при экспериментальном определении чувствительности. Для линейных СИ (y=kx) чувствительность постояннаS=kи может быть определена как S=x/y (рис. 6-а.) для нелинейных чувствительность зависит от входного сигнала (рис. 6-б и 6-в.).
Для показывающих приборов признаком линейности или нелинейности характеристики преобразования является равномерность или неравномерность шкалы. В ряде случаев (например, в электрических мостах) для характеристики чувствительности используется относительная чувствительностьS= Dy/(Dx/x), где Dx/x – относительное изменение входной величины. Наименьшее значение входной величины, которое можно обнаружить с помощью данного СИ, называется его порогом чувствительности.
Разрешающей способностью СИ называется наименьшее различаемое с помощью данного СИ изменение измеряемой величины, или наименьшее различимое отличие друг от друга двух одноименных величин. Порог чувствительности и разрешающая способность имеют размерность измеряемой величины и обычно определяются уровнем его внутренних шумов и нестабильностью элементов. У цифровых приборов порог чувствительности и разрешающая способность, как правило, равны цене единицы младшего разряда.
Погрешность средств измерений.
Погрешность прибора характеризует отличие его показаний от истинного или действительного значения измеряемой величины. Погрешность преобразователя определяется отличием номинальной (т.е. приписываемой преобразователю) характеристики преобразования или коэффициента преобразования от их истинного значения.
Погрешность меры характеризует отличие номинального значения меры от истинного значения воспроизводимой ею величины.
Точность СИ – качество, отражающее близость к нулю его погрешности. Например, при погрешности прибора d=10-4 (0,01 %) точность – 104. Возникновение погрешности СИ объясняется рядом причин, в том числе приближенным расчетом характеристик, отличием параметров элементов и узлов прибора от требуемых расчетных значений, старением элементов и узлов, паразитными параметрами элементов, внутренними шумами, изменением влияющих величин и неинформативных параметров входного сигнала и др. Погрешности СИ оцениваются при его поверке.
Поверка СИ – определение метрологической организацией погрешностей СИ и установление его пригодности к применению. Поскольку погрешность во времени может изменяться, поверку проводят с определенной периодичностью.
По способу выражения различают погрешности :
- абсолютная погрешность прибора – разность между показаниями прибора xп и истинным значением измеряемой величины x :D = xп – x.
- относительная погрешность прибора – отношение абсолютной погрешности прибора к истинному (действительному) значению измеряемой величины : d= D/xили в процентах d= 100D/x, где если x >>D, то вместо x с достаточной степенью точности можно использовать xп .
- приведенная погрешность прибора – отношение в процентах абсолютной погрешности прибора к нормирующему значению : g = 100/xнорм.
В соответствии с ГОСТ 8.401-80 xнорм принимается равным :
- большему из пределов измерений или большему из модулей пределов измерений для СИ с равномерной или степенной шкалой, если нулевая отметка находится на краю или вне диапазона измерений;
- арифметической сумме модулей пределов измерений, если нулевая отметка находится внутри диапазона измерений;
- установленному номинальному значению для СИ с установленным номинальным значением измеряемой величины.
- Всей длине шкалы для приборов с существенно неравномерной шкалой, при этом абсолютные погрешности также выражают в единицах длины.
Во всех остальных случаях нормирующее значение устанавливается стандартами для соответствующих видов СИ.
Для преобразователей определение абсолютных и относительных погрешностей несколько сложнее. Они определяются по входу Dвх и выходу Dвых и характеризуют отличие реальной характеристики преобразования yp = Fp(x) от номинальной yн=Fн(x). (см. рис. 7.)
Для оценки погрешности по выходу находят значения yри yн при заданной величине x. Тогда Dвых = yр- yн , а относительная погрешность d = Dвых/yр. По входу Dвх = xн- x; где xн =Fн-1(yр) определяется через значение yр и функцию, обратную Fн , т.е. xн – такое значение x, которое при номинальной характеристики дало бы на входе значение yр; d =Dвх/x – относительная погрешность.Уже отмечалось, что в зависимости от условий применения СИ погрешности делятся на основную (при нормальных условиях) и дополнительную (при рабочих условиях).
В зависимости от поведения измеряемой величины во времени различают статическую и динамическую погрешности, а также погрешность в динамическом режиме.
Статическая погрешность СИ (Dст) – погрешность СИ, используемого для измерения постоянной величины (например, амплитуды периодического сигнала). Погрешность в динамическом режиме (Dдин.р.) – погрешность СИ, используемого для измерения переменной во времени величины.