Выше рассматривалось, что погрешность измерений обусловлена в общем случае рядом влияющих факторов. При анализе полноты требований к факторам, влияющим на погрешность измерений, следует учитывать, что в общем случае погрешность зависит от свойств применяемых средств измерений, способов и методов использования СИ, правильности калибровки, юстировки и поверки СИ, условий, в которых производится измерение, скорости (частоты) изменения измеряемых величин, алгоритмов вычислений, погрешности, вносимой оператором и др. Следовательно, задача нахождения погрешности измерений – сложная комплексная задача. При оценивании погрешности необходимо обратить внимание не только на выбор СИ и связанную с ним инструментальную составляющую погрешности измерений, но и на другие факторы, влияющие на погрешности измерений. Для корректной оценки погрешности измерений необходимо на основе имеющейся исходной информации провести расчёт характеристик составляющих погрешности, а затем найти её суммарное значение (общая погрешность Dизм). При отсутствии части исходной информации принимают те или иные допущения, предположения.
Для простоты анализа обычно выделяют следующие составляющие погрешности измерений: инструментальные Dинстр, методические Dмет и погрешности, вносимые оператором Dопер.
Инструментальную составляющую погрешности в свою очередь подразделяют на две: погрешность СИ в реальных условиях и режимах эксплуатации Dси и погрешность, обусловленную взаимодействием СИ с объектом измерений Dвзаим.
Модели общей погрешности, её составляющих и формул для оценивания приведены в таблицах 7,8.
Полученную при расчёте оценку погрешности измерений сравнивают с допускаемой (нормой точности). Если полученная оценка погрешности измерений превышает допускаемую, следует оценить возможность и целесообразность повышения точности измерений при помощи следующих способов: применения более точных средств измерений, усложнения алгоритмов измерений, ограничения условий применения данной методики измерений, определения метрологических характеристик средств измерений путём их индивидуальной метрологической аттестации.
2.6 Последовательность и содержание операций при проведении измерений
При проведении научных исследований и метрологических работ (определение физических констант, свойств и состава стандартных образцов, калибровка средств измерений и МВИ, др.) характеристики погрешности оценивают непосредственно в процессе выполнения измерений и обработки их результатов. В этом случае необходимо предусмотреть организацию подготовки и проведения измерений и соответствующую обработку полученных экспериментальных данных (рис. 6).
| Последовательность и содержание операций при проведении измерений | ||
| Подготовка к измерениям | I этап → ↓ | Устранение источников систематических погрешностей |
| Проведение измерений | II этап → | Экспериментальное исключение систематической погрешности |
| Обработка результатов наблюдений ↓ ↓ | III этап | Исключение известных систематических погрешностей. Введение поправок |
| Косвенные измерения | → | МИ 2083-90 |
| Прямые | → | |
| - многократные измерения | → | ГОСТ 8.207-76 |
| - однократные измерения | → | МИ 1552-86 |
| Запись результатов и характеристик их погрешностей | ↓ IV этап → | МИ 1317-2004 |
| Окончание измерений. Анализ полученных данных | ||
Рисунок 6 – Схема операций при проведении измерений
Таблица 7- Анализ погрешности измерений
| Погрешность измерений Dизм= Dинстр *Dмет*Dопер | |||
| Dинстр= Dси*Dвзаим | Dмет | Dопер | |
| Dси | Dвзаим | ||
Модель 1 (Р<1)
Dси1 = Dос*  о* ог*  *Dдин
| 1. Расчёт 2. Эксперимент | 1. Расчёт 2. Эксперимент 3. Погрешность при приближённых вычислениях 4. Погрешность опре-деления постоянных и справочных данных | 1. Для аналоговых СИ: не более половины цены деления 2. Для цифровых СИ: не более кода наименьшего разряда |
Модель 2 (Р=1)
Dси2 = Dо*  *Dдин
| |||
| Примечания: 1. Метрологические характеристики СИ определяют по ГОСТ 8.009-84. 2. Методы расчёта характеристик погрешности СИ по 1,2-й моделям в соответствии с РД 50-453-84. 3. Dос- систематическая составляющая основной погрешности СИ; 4. Символ * обозначает объединение погрешностей (композицию) | |||
о- случайная составляющая основной погрешности СИ; 
- объединение дополнительных погрешностей СИ, обусловленных действием влияющих величин и неинформативных параметров входного сигнала СИ; Dдин- динамическая погрешность СИ, обусловленная вличнием скорости (частоты) изменения входного сигнала СИ; l – число дополнительных погрешностей.
Таблица 8 – Расчёт погрешности измерений
| Виды измерений | Формулы для оценивания Dизм | Вероят-ность | Закон распределения составляющих погрешности измерений |
| Прямые | Dизм= Dинстр +Dмет+Dопер | Р=1 | Любой |
| Р<1 | Нормальный | |
| Р<1 | Любой | |
| Р<1 | Любой | |
| Косвенные A=f(a1,a2,...an) | 
| Р<1 | Любой |
| Примечания: 1. Критерий ничтожных погрешностей Dj= (0,05÷0,20)·Dизм 2. ко, к j – коэффициенты перехода Dинстр и Dj к соответствующим средним квадратическим отклонениям (СКО) с учётом закона распределения; кср - коэффициент перехода от суммарного значения СКО к суммарной предельной абсолютной погрешности; rjε- корреляционные моменты, характеризующие имеющиеся связи между суммируемыми погрешностями; a1,a2,...an – измеряемые прямым способом параметры при косвенных измерениях А; Dизм. aj – погрешность измерений прямым способом а j-го параметра | |||
2.7 Средства измерений, основные понятия и классификация.
Метрологические характеристики средств измерений
Средства измерений, основные понятия и классификация
Средство измерений (СИ) – техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины, размер которой принимают неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени.
Основными классификационными признаками средств измерений являются тип, вид и метрологическое назначение.
Тип – это совокупность средств измерений, имеющих одинаковую принципиальную схему, конструкцию и изготовляемых по одним и тем же техническим условиям.
Вид - это совокупность типов средств измерений, предназначенных для измерений какой-либо одной физической величины.
По принципу действия и конструктивным особенностям (по типам) все средства измерений подразделяют на меры, измерительные преобразователи, измерительные приборы, измерительные системы и измерительные установки.
Мера - средство измерений, предназначенное для воспроизведения и (или) хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров, значения которых выражены в установленных единицах и известны с необходимой точностью.
Мерами являются, например, гири, линейки с делениями, измерительная колба, генератор стандартных сигналов и др. Меры подразделяются на однозначные, многозначные, наборы мер, магазины мер. Однозначная мера - это мера, воспроизводящая физическую величину одного размера, например, гиря 1 кг, конденсатор постоянной емкости. Многозначная мера - это мера, воспроизводящая физическую величину разных размеров, например, конденсатор переменной емкости. Набор мер – это комплект мер разного размера одной и той же физической величины (например, набор гирь), необходимый для применения на практике как в отдельности, так и в различных сочетаниях. Если наборы мер объединены в одно конструктивное целое с приспособлением для соединения их в различных комбинациях, то в этих случаях говорят о магазинах мер (например, магазины сопротивлений).
Измерительный преобразователь - средство измерений, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации или передачи.
Измерительные преобразователи не имеют устройств отображения измерительной информации, они или входят в состав измерительных приборов (установок), или применяются совместно с ними (например, делители напряжения, усилители, чувствительные элементы измерительных приборов, датчики).
Измерительные преобразователи самостоятельного применения не имеют, они являются составной частью измерительных устройств, т.е. применяются совместно с другими СИ. Преобразуемая величина называется входной, а результат преобразования – выходной величиной. Соотношение между ними задаётся функцией преобразования.
Измерительный прибор - средство измерений, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне. Другими словами - для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем, например, в виде цифрового отсчета на отсчетном устройстве.
Измерительные приборы очень разнообразны и отличаются конструкцией, принципом действия и др. Общим для всех измерительных приборов является наличие отсчётных устройств. В зависимости от того, допускают ли измерительные приборы только считывание показании или допускают считывание и регистрацию или только регистрацию показаний, они относятся либо к показывающим, либо к регистрирующим измерительным приборам.
Измерительная система – совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ и других технических средств, размещенных в разных точках контролируемого объекта и т.п. с целью измерений одной или нескольких физических величин, свойственных этому объекту и выработки измерительных сигналов в разных целях.
По метрологическому назначению («метрологической соподчинённости») СИ подразделяются на рабочие и эталоны (государственные и рабочие), см. рис.1.
Свойства СИ оцениваются характеристиками, среди которых выделяют комплекс метрологических характеристик, т.е. характеристик, которые необходимы при оценке точности результатов измерений.
Дата: 2019-07-30, просмотров: 214.
