Управление качеством
Пятница, 29.03.2024, 01:19
Приветствую Вас Гость | RSS
 
Главная Классы точности СИРегистрацияВход
Меню сайта
Реклама
Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru
Форма входа

Виды средств измерений

Средство измерения (СИ) — это техническое средство, пред­назначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и(или) хранящее едини­цу ФВ, размер которой принимается неизменным (в пределах уста­новленной погрешности) в течение известного интервала времени. Под метрологическими характеристиками (МХ) понимают такие характеристики СИ, которые позволяют судить об их пригодности для измерений в известном диапазоне с известной точностью. В отличие от СИ приборы или вещества, не имеющие нормированных МХ, называют индикаторами. СИ — это техническая основа метро­логического обеспечения.

Классификация СИ по РМГ 29—99.

Меры — это СИ, воспроизводящие или хранящие физическую величину заданного размера. Меры могут быть однозначными, воспроизводящими одно значение физической величины (гиря, калибр на заданный размер, образцы твердости, шероховатости, катушка сопротивления, нормальный элемент, воспроизводящий зна­чение ЭДС), и многозначными — для воспроизведения плавно или дискретно ряда значений одной и той же физической величины (измерительный конденсатор переменной емкости, набор конечных мер, магазин емкостей, индуктивности и сопротивления, измери­тельные линейки).

Измерения методом сравнения с мерой выполняют с помо­щью специальных технических средств — компараторов (равно­плечие весы, измерительный мост и т. д.). Иногда в качестве компаратора выступает человек, например при измерении длины линейкой.

Измерительные преобразователи — СИ, предназначенные для выработки сигнала измерительной информации в форме, удоб­ной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и хра­нения, но не доступной для непосредственного восприятия наблюдателем. Это термопары, измерительные трансформаторы и усили­тели, преобразователи давления. По месту, занимаемому в измерительной цепи, они делятся на первичные, промежуточные и т. п. Конструктивно они выполняются либо отдельными блоками, либо составной частью СИ. Не следует отождествлять измеритель­ные преобразователи с преобразовательными элементами. Последние не имеют метрологических характеристик, как, например, трансформатор тока или напряжения.

Измерительный прибор — СИ, предназначенное для переработки сигнала измерительной информации в другие, доступные для непосредственного восприятия наблюдателем формы. Разли­чают приборы прямого действия (амперметры, вольтметры, манометры) и приборы сравнения (компараторы).

Измерительная установка — совокупность функционально объединенных СИ и вспомогательных устройств, расположенных в одном месте. Например, поверочные установки, установки для испытания электротехнических, магнитных и других материалов. Измерительная установка позволяет предусмотреть определенный метод измерения и заранее оценить погрешность измерения.

Измерительная система — это комплекс СИ и вспомогательных устройств с компонентами связи (проводные, телевизионные и др.), предназначенный для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для автоматической обработки, передачи и (или) использования в автоматических системах управления.

В отличие от измерительных установок, предусматривающих изменения режима и условий функционирования, измерительная си­стема не воздействует на режимы работы, а предназначена только для сбора и (или) хранения информации. Частными случаями измерительной системы являются информационно-вычислительный ком­плекс (ИВК), информационно-измерительные системы (ИИС). К последним можно отнести системы автоматического контроля, системы технического диагностирования, системы распознавания об­разов, системы для передачи неизмерительной информации. При организации поверки рабочих СИ используют различные эталоны и образцовые СИ.

СИ, как правило, работают совместно с датчиками (измерительными преобразователями), имеющими свои МХ.

Метрологические характеристики средств измерений

Для оценки пригодности СИ к измерениям в известном диапазоне с известной точностью вводят МХ СИ с целью: обеспечения возможности установления точности измерений.

По ГОСТ 8.009—84 устанавливают перечень МХ, способы их нормирования и формы представления.

Каждая из видов МХ по назначению может быть представлена более детально с учетом видов самих измерений и СИ в зависимости от изменений влияющих величин или неинформативных параметров входного сигнала.

Неинформативным называется параметр входного сигнала СИ, не связанный функционально с измеряемым параметром. Например, частота переменного тока при измерении его амплитуды.

Нормальные метрологические характеристики (НМХ) устанав­ливаются документами. МХ, определенные документами, считают­ся действительными.

На практике наиболее распространены следующие МХ СИ.

Диапазон измерений— область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые пределы погрешности СИ (для преобразователей — это диапазон преобразования).

Предел измерения — наибольшее или наименьшее значение диапазона измерения. Для мер — это номинальное значение вос­производимой величины.

Например, у шкалы на рис. 3.2 начальный участок (~20%) сжат, потому производить отсчеты на нем неудобно. Тогда предел изме­рения по шкале составляет 50 ед,, а диапазон — 10...50 ед.


Чувствительность нельзя отождествлять с порогом чувствительности— наименьшим значением измеряемой величины, вызываю­щим заметное изменение показаний прибора.

Величину, обратную чувствительности, называют постоянной прибора С=1/S. Как правило, выходным сигналом СИ является отсчет (показа­ние) в единицах величины. В этом случае постоянная прибора С равна цене деления. Поэтому для СИ с неравномерной шкалой чувствительность — величина переменная.  Вариация (гистерезис) — разность между показаниями СИ в данной точке диапазона измерения при возрастании и убывании измерений величины и неизменных внешних условиях:

H=‌‌|xв-ху|,

где xв, ху — значения измерений образцовыми СИ при возрастании и убывании величины х.

Следует иметь в виду, что, хотя вариация показаний СИ вызывается случайными факторами, сама она — не случайная величина. Зависимость между выходным и входным сигналом СИ, получен­ную экспериментально, называют градуировочной характеристи­кой, которая может быть представлена аналитически, графически или в виде таблицы.

Градуировечная характеристика может изменяться под воздействием внешних и внутренних причин, Например, при быстром изменении тока подвижная часть СИ, вследствие инерции, не успева­ет "следить" за изменением тока. Градуировочная характеристика в этом случае должна выражаться дифференциальным уравнением.

Основная МХ СИ — погрешность СИ — есть разность между показаниями СИ и истинными (действительными) значениями ФВ.

Все погрешности СИ в зависимости от внешних условий делятся на:

- основные;

- дополнительные.

Основная погрешность — это погрешность СИ при нормальных условиях эксплуатации. Как правило, нормальными условиями эксплуатации являются: температура 293±5 К или 20±5°С, от­носительная влажность воздуха 65±15% при 20°С, напряжение в сети питания 220 В±10% с частотой 50 Гц±1%, атмосферное давление от 97,4 до 104 кПа, отсутствие электрических и магнитных полей (наводок).

В рабочих условиях, зачастую отличающихся от нормальных более широким диапазоном влияющих величин, при необходимости нормируется дополнительная погрешность СИ.

Вследствие сложности разделения дополнительных и основных погрешностей поверку СИ выполняют только при нормальных условиях (т. е. дополнительные погрешности исключены).

Систематическая погрешность СИ — это составляющая общей погрешности, которая остается постоянной или закономерно изменяется при многократных измерениях одной и той же величи­ны.

Случайной погрешностью СИ называют составляющую, изменяющуюся при повторных измерениях одной и той же величины случайным образом.

Статические погрешности возникают при измерении постоянных величин после завершения переходных процессов в эле­ментах СИ.

Динамическая погрешность — разность между погрешностями СИ в динамическом режиме и его статической погрешностью.

В соответствии с ГОСТ8.401—80 для пределов допускаемой основной (и дополнительной) погрешностей предусмотрены различные способы выражения в виде абсолютной, относительной и приведенной погрешности.

Абсолютная погрешность — разность между показанием х СИ и действительным значением хд измеряемой величины

=|x-хд|.

Рис. 3.4. Формирование аддитивной и мультипликативной составляющих погрешности

 Классы точности средств измерений

Приведенная в предыдущем параграфе номенклатура МХ в известном смысле предполагает строгое нормирование МХ СИ, используемых при высокоточных лабораторных измерениях и метрологической аттестации, других СИ.

При технических измерениях, когда не предусмотрено выделение случайных и систематических составляющих, когда не существенна динамическая погрешность СИ, когда не учитываются влияющие (дестабилизирующие) факторы и т.д., можно пользоваться более грубым нормированием — присвоением СИ определенного класса точности по ГОСТ 8.401—80.

Класс точности — это обобщенная МХ, определяющая различные свойства СИ.

Например, у показывающих электроизмерительных приборов класс точности помимо основной погрешности включает также вариацию показаний, а у мер электрических величин — величину нестабильности (процентное изменение зна­чения меры в течение года).

Класс точности СИ уже включает систематическую и случайную погрешности. Однако он не является непосредственной характеристикой точности измерений, выполняемых с помощью этих СИ, поскольку точность измерения зависит и от метода измерения, взаимодействия СИ с объектом, условий измерения и т.д.

В частности, чтобы измерить величину с точностью до 1%, недостаточно выбрать СИ с погрешностью 1%. Выбранное СИ должно обладать гораздо меньшей погрешностью, так как нужно учесть как минимум еще погрешность метода.


Классы точности присваивают СИ при их разработке по результатам государственных приемочных испытаний. Если СИ предназначены для измерения одной и той же физической величины, но в разных диапазонах, или — для измерения разных физических величин, то этим СИ могут присваиваться разные классы точности, как по диапазонам, так и по измеряемым физическим величинам.

В эксплуатации СИ должны соответствовать этим классам точности. Однако при наличии соответствующих эксплуатационных тре­бований класс точности, присвоенный на производстве, в эксплуа­тации может понижаться.

Пределы допускаемых основной и относительной погрешностей выражают в форме абсолютной, относительной или приведенной погрешностей. Способ выражения погрешностей зависит от характера изменения погрешности по диапазону измерения, назначения и условий применения СИ.

Поэтому ГОСТ 8.401—80 в качестве основных устанавливает три вида классов точности СИ:

·         для пределов допускаемой абсолютной погрешности в единицах измеряемой величины или делениях шкалы;

·         для пределов допускаемой относительной погрешности в виде ряда чисел

,                                                  (3.4)

Классы точности СИ, выраженные через абсолютные погрешности, обозначают прописными буквами латинского алфавита или римскими цифрами. При этом, чем дальше буква от начала алфавита, тем больше значения допускаемой абсолютной погрешности. Например, СИ класса С более точен, чем СИ класса М, т. е. это число – условное обозначение и не определяет значение погрешности.

Класс точности через относительную погрешность СИ назначается двумя способами.

·         Если погрешность СИ имеет в основном мультипликативную составляющую, то пределы допускаемой основной относительной погрешности устанавливают по формуле

.                                   

Расчет погрешности измерительной системы

Измерительная система по определению, приведенному в п. 3.1, предназначена для восприятия, переработки и хранения измерительной информации в общем случае разнородных физических величин по различным измерительным каналам (ИК).


Реклама
Реклама
Поиск
Календарь
«  Март 2024  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
    123
45678910
11121314151617
18192021222324
25262728293031
Copyright MyCorp © 2024
Создать бесплатный сайт с uCoz