Новини освіти і науки:

G+

Тлумачний словник
Авто
Автоматизація
Архітектура
Астрономія
Аудит
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Винахідництво
Виробництво
Військова справа
Генетика
Географія
Геологія
Господарство
Держава
Дім
Екологія
Економетрика
Економіка
Електроніка
Журналістика та ЗМІ
Зв'язок
Іноземні мови
Інформатика
Історія
Комп'ютери
Креслення
Кулінарія
Культура
Лексикологія
Література
Логіка
Маркетинг
Математика
Машинобудування
Медицина
Менеджмент
Метали і Зварювання
Механіка
Мистецтво
Музика
Населення
Освіта
Охорона безпеки життя
Охорона Праці
Педагогіка
Політика
Право
Програмування
Промисловість
Психологія
Радіо
Регилия
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Технології
Торгівля
Туризм
Фізика
Фізіологія
Філософія
Фінанси
Хімія
Юриспунденкция

Метрологічні характеристики засобів вимірювання

Характеристики засобів вимірювальної техніки

Всі характеристики ЗВТ за своїм призначенням можна умовно поділити на такі групи:

1) метрологічні,

2) експлуатаційні,

3) конструктивні,

4) ресурсні,

5) характеристики безпеки.

Залежно від призначення, будови, принципу дії характеристики засобів вимірювальної техніки виражають різні значення :

- точності,

- правильності,

- чутливості,

- відтворювності,

- збіжності,

- швидкодії,

- надійності роботи.

Всі ці параметри впливають на метрологічні характеристики засобів вимірювання.

Метрологічні характеристики засобів вимірювання

Метрологічні характеристики об’єднують у такі групи:

1) характеристики призначені для визначення результатів вимірювання: функція перетворення, коефіцієнт перетворення, ціна поділки, чутливість, діапазон показів та вимірювання, верхня і нижня границі вимірювань, кінцеве і початкове значення шкали;

2) характеристики похибки;

3) характеристики чутливості до впливаючих величин : функція впливу, додаткова похибка, зміна коефіцієнта перетворення, значення неінформативного параметра;

4) динамічні характеристики: диференційні рівняння, функція передачі, комплексна частотна функція, перехідна характеристика, імпульсна характеристика, коефіцієнт передачі, сталі часу і запізнення тощо.

5)характеристики взаємодії ЗВТ з об'єктами дослідження та навантаження;

6) неінформативні параметри вихідного сигналу ЗВТ.

Із вказаного переліку для конкретного ЗВТ встановлюють такі метрологічні характеристики, які необхідні для визначення результату та оцінювання точності вимірювання. Ці характеристики регламентуються Державними стандартами та іншими нормативно-технічними документами на певний ЗВТ.

До основних метрологічних характеристик належать: номінальна статична характеристика, коефіцієнт перетворення, чутливість та поріг чутливості; показ, відлік, стала шкали і ціна поділки засобу вимірювань, одиниця молодшого розряду цифрового ЗВТ; діапазон показів, границі та діапазон вимірювань засобів вимірювань; клас точності.

Номінальна статична характеристика (функція перетворення) ЗВТ – це функціональна залежність між інформативним параметром вихідного сигналу (вихідною величиною) та інформативним параметром вхідного сигналу (вхідною величиною):

. (1)

Як і будь-яка функція, функція перетворення може бути задана аналітично (рівнянням), у вигляді таблиці або графіка.

Для кожного з екземплярів ЗВТ функція перетворення є дещо іншою, для уніфікації засобам вимірювальної техніки одного типу присвоюють однакову, так звану номінальну функцію перетворення

, (2)

яку ще називають градуювальною характеристикою ЗВТ. Внаслідок різниці між і виникають похибки перетворення. Переважно функція перетворення нормується для вимірювальних перетворювачів.

Коефіцієнт перетворення ЗВТ як відношення вихідної величини ЗВТ до вхідної:

. (3)

Для ЗВТ певного типу нормують номінальний коефіцієнт перетворення

. (4)

Переважно коефіцієнт перетворення нормується для лінійних перетворювачів, зокрема масштабних.

Чутливість ЗВТ - границя відношення зміни вихідної величини до зміни вхідної величини , що викликала цю зміну вихідної величини, тобто це похідна функції перетворення.

(5)

Дуже важливою є стабільність функції перетворення, коефіцієнта та чутливості ЗВТпід час дії на нього різних факторів.

Істотною характеристикою ЗВТ є поріг чутливості, тобто найменша зміна вхідної величини , що спричиняє помітну зміну вихідної величини (яка може бути виявлена засобом вимірювання). Поріг чутливості не треба плутати з чутливістю ЗВТ. Розмірністю чутливості є відношення розмірностей вихідної та вхідної величин, а поріг чутливості має розмірність вхідної величини.

Наприклад, функція перетворення термоелектричного перетворювача – це залежність між електрорушійною силою Еі температурою , тобто . Чутливість такого перетворювача має розмірність [мВ/К], а поріг чутливості – [К].

Описані вище характеристики ЗВТ є статичними, тобто характерними для статичного режиму роботи ЗВТ, за якого розмір вимірюваної величини за час її вимірювання залишається незмінним, а час вимірювання є достатнім для загасання перехідних процесів, що виникають у вимірювальному колі при надходженні вхідного сигналу.

Статичний режим роботи ЗВТ є граничним випадком динамічного режиму, при якому розмір вимірюваної величини за час її вимірювання може змінитися, наприклад, при вимірюваннях миттєвих значень величин або за час вимірювання не досягається повне загасання перехідних процесів. У такому разі вимірювання необхідно здійснити за найкоротший час.

Однією з найважливіших динамічних характеристик ЗВТ, яка визначає його швидкодію, є час встановлення показів, під яким розуміють проміжок часу від моменту стрибкоподібної зміни вхідного сигналу до моменту встановлення показу відлікового пристрою із заданою точністю. Для цифрових приладів вказується час вимірювання, тобто час від початку зміни вимірюваної величини до встановлення показу на відліковому табло з нормованою точністю. Конструюючи вимірювальні прилади, намагаються зробити час встановлення показів і час вимірювання якомога меншим.

Частотний діапазон ЗВТ визначається тим діапазоном частот вхідного сигналу, за якого характеристики точності ЗВТ знаходяться в допустимих межах. Верхня і нижня границі діапазону частот нормуються для кожного ЗВТ технічними умовами.

Показом х(чи Х_п) ЗВТ (вимірювального приладу, багатозначної міри) називають значення вимірюваної або відтвореної величини X, яке визначене за допомогою його відлікового пристрою у вигляді шкали з вказівником, цифрового табло тощо.

Шкала ЗВ – сукупність позначок (відміток) і проставлених біля деяких з них чисел відліку або інших символів, що відповідають ряду послідовних значень величини, в одиницях якої отримують покази. Якщо довжина поділок (відстань між осями сусідніх позначок) є сталою вздовж всієї шкали, то така шкала є рівномірною. Шкала з поділками різної довжини називається нерівномірною (нелінійною).

Відлік є абстрактним (неіменованим) числом (), зчитаним з відлікового пристрою або отриманим підрахунком послідовних позначок чи сигналів.

Найбільше число, яке можна зчитати з відлікового пристрою, називається максимальним відліком .

Ціна поділки ЗВ () дорівнює різниці значень величини X, тобто двом сусіднім позначкам шкали та .

. (6)

Сталу ЗВ визначають як відношення границі вимірювання приладу або максимального значення багатозначної міри (напруги , струму , потужності тощо) до максимального відліку і є іменованим числом в одиницях величини :

. (7)

Показ , відлік , стала засобу вимірювань і ціна поділки шкали пов'язані між собою співвідношенням:

. (8)

Одиниця молодшого розряду (ОМР) цифрового приладу – це розмір одного кванта цифрового ЗВТ, що відповідає різниці між двома сусідніми станами цифрового вихідного значення. Поняття показу, відліку, сталої та ціни поділки, розглянуті стосовно аналогових ЗВ, поширюються і на цифрові ЗВ, для яких показ визначається співвідношенням

(9)

де – кількість кроків квантування (квантів) з розміром , який відповідає одиниці молодшого розряду (ОМР) цифрового ЗВ.

Із порівняння виразів (8) і (9) за їх структурою і змістом випливає, що для цифрового ЗВ стала збігається з ціною поділки і дорівнює розміру кроку квантування : .

Вказані на шкалі найменше і найбільше значення величини називають відповідно початковим і кінцевим значеннями шкали ЗВ. Інтервал значень шкали ЗВ, обмежений початковим і кінцевим її значеннями, називається діапазоном показів.

Та частина діапазону показів ЗВ, для якої пронормовані границі допустимих похибок, називається діапазоном вимірювань. Найменше і найбільше значення діапазону вимірювань називають нижньою і верхньою границею вимірювань.

Досить часто діапазон вимірювань подається не в одиницях вимірюваної величини, а у вигляді нормованого сигналу для відповідних числових значень шкали засобу вимірювання і називається градуювальною характеристикою. Вона встановлюється як залежність між значеннями вимірюваної величини на вході та виході засобу вимірювань, отриманими під час градуювання та поданими у вигляді таблиці, графіка або формули. Наприклад, градуювальна характеристика автоматичного потенціометра, моста, логометра та інших приладів подана таблично як залежність показів температури на шкалі приладу від вхідного сигналу.

Поряд з наведеними характеристиками важливе значення мають характеристики якості засобів вимірювань, які вказують на близькість результатів вимірювань, виконаних як в однакових, так і в різних умовах експерименту.

Збіжність засобу вимірювань — характеристика якості, яка вказує на близькість результатів вимірювань однієї і тієї самої величини, виконаних у однакових умовах.

Відтворюваність засобу вимірювань —характеристика якості, яка відтворює близькість результатів вимірювань однієї і тієї самої величини, виконаних у різних умовах, різних місцях, різними методами, засобами вимірювань та різними операторами.

Стабільність засобу вимірювань — характеристика якості засобу вимірювань, яка вказує на незмінність у часі його метрологічних властивостей.

Надійність засобу вимірювання -це його здатність зберігатисвої характеристики у заданих межах за даних умов експлуатації упродовж заданого часу.Для характеристики надійності застосовують такі показники: час безвідмовної роботи, термін роботи, наробка на відмову та ін. Інколи надійність роботи засобу вимірювання характеризують за його працездатністю або можливістю виконувати свої функції відповідно до технічних вимог. Надійність розглядається як властивість ЗВТ безвідмовно виконувати свої функції при збереженні точності в заданих межах. Вона обумовлена експлуатаційною надійністю, що визначається ймовірністю безвідмовної роботи, і метрологічною, при якій метрологічні характеристики ЗВТ знаходятьсяв допустимих межах при даних умовах експлуатації за даний час. Для підвищення надійності при конструюванні повинні бути передбачені блочно-модульний принцип конструювання, резервування найбільш відповідальних елементів та регулярна метрологічна перевірка в процесі експлуатації.

Слід зауважити, що на характеристики засобів вимірювальної техніки негативно впливають зовнішні умови (температура, тиск, вологість, вібрація, магнітні поля та ін.), тому умови експлуатації засобів вимірювальної техніки повинні відповідати умовам їх градуювання, вказаним у технічних паспортах.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
	\|	Похибки засобів вимірювальної техніки

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.005 сек.