Нормирование метрологических характеристик средств измерений

Типовые метрологические характеристики нормируют как номинальные характеристики средств измерений данного типа.

Номинальную функцию представляют в виде формулы, таблицы, графика.

Для конкретных экземпляров средств измерений нормируются пределы, т.е. граничные характеристики, в которых они находятся.

У средств измерений существуют нормальные и рабочие условия.

Нормальными считаются условия, при которых метрологические характеристики не зависят от значения влияющих величин (их пренебрегают).

Например, для многих средств измерений нормальными условиями являются температура 293±5 К, относительная влажность 65±15%, напряжение электрического питания 220±10 В и т.д.

Рабочие условия отличаются от нормальных более широким диапазоном изменения значений влияющих величин.

Погрешность средств измерений – это одна из важнейших метрологических характеристик.

Она отражает несовершенство средств измерений и возникает вследствие несовершенства конструкции и (или) технологии изготовления, из-за неудовлетворительного качества сборки измерительных приборов, из-за старения и износа материалов, из которых сделаны средства измерений.

Средства измерений характеризуются такими погрешностями, как:

- абсолютная;

- относительная;

- приведенная;

- основная;

- дополнительная;

- статическая;

- динамическая.

Абсолютная погрешность средства измерений выражается в единицах измеряемой физической величины:

,

где Х_П – показание прибора; Х_Д – действительное значение измеряемой величины.

Относительная погрешность средства измерений выражается отношением абсолютной погрешности средства измерений к действительному значению измеряемой физической величины:

.

Приведенная погрешность выражается отношением абсолютной погрешности средств измерений к условно принятому значению величины (нормирующему значению), постоянному во всем диапазоне измерений или в части диапазона.

За нормирующее значение принимают или верхний предел измерений, или диапазон измерений:

,

где X_N – нормирующее значение.

Основная погрешность средства измерений характеризует погрешность средства измерений, применяемого в нормальных условиях.

Дополнительная погрешность средства измерений является составляющей погрешности средства измерений и возникает дополнительно к основной погрешности вследствие отклонения какой-либо из влияющих величин от нормального ее значения.

Предел допускаемой погрешности средств измерений характеризуется наибольшим значением погрешности средства измерений, устанавливаемым нормативным документом, при котором оно еще признается годным к применению.

При любом тщательном измерении мы никогда не можем определить истинное значение измеряемой величины.

Производя измерение, мы получаем результат, который считаем точным.

Но при повторном измерении получаем иной результат.

Поэтому возникает вопрос – какое из двух значений соответствует истинному.

Так как истинное значение измеряемой величины остается неизвестным, существует способ оценить погрешность, определяя границы, за пределы которых они не выходят.

Это возможно с некоторой степенью достоверности, которую можно определить по закону теории вероятности и приемами математической статистики.

Непрерывные величины можно преобразовать в дискретные, т.е. представлять их в виде малых частиц измеряемой величины.

Данный процесс преобразования называется квантованием.

Это повышает точность измерений и облегчает решение других измерительных задач.

Как уже указывалось выше, погрешностью измерения D называется алгебраическая разность между полученным при измерении данным Х_П и истинным значением Х_Д измеряемой величины

.

Погрешность разделяется на систематические и случайные.

Также могут быть допущены промахи и грубые ошибки.

Систематическими называются погрешности, остающиеся постоянными или изменяющимися по определенному закону.

Они могут быть изучены, учтены или исключены.

Случайными называются погрешности, которые могут иметь различные взаимно независимые, положительные или отрицательные значения.

Они не могут быть исключены.

Однако с помощью теории вероятностей и математической статистики можно уточнить результат, близкий к истинному.

Промахом или грубой ошибкой называют погрешности, которые существенно превышают систематические или случайные погрешности.

Как правило, они не принимаются во внимание.

Наличие систематической погрешности определяет правильность измерения, а наличие случайной погрешности определяет точность измерения.

При любом измерении появляются случайные погрешности.

Тогда имеет место следующая формула

,

где – результат одного измерения, – случайная погрешность этого измерения.

Вероятность события является количественной оценкой появления этого события.

Вероятность достоверного события равна 1, а вероятность невозможного события равна 0, а вероятность случайного события колеблется от 0 до 1.

Если теоретическое определение вероятности невозможно, то ее определяют на основе статистического метода, т.е. на основе наблюдений.