Инструментальная погрешность.
Основные термины и определения.
Измерение физической величины- Совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения (в явном или неявном виде) измеряемой величины с ее единицей и получение значения этой величины.
Результат измерения физической величины-Значение величины, полученное путем ее измерения.
Метод измерений-Прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей измерения.
Мера физической величины-Величины одного или нескольких заданных размеров, значения которых выражены в установленных единицах и известны с необходимой точностью.
Измерительный преобразователь-Техническое средство с нормированными метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации или передачи.
Измерительный прибор-Средство измерений, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне и удобное для восприятия человеком.
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.
Измерительно-вычислительный комплекс -Функционально объединенная совокупность средств измерений, ЭВМ и вспомогательных устройств, предназначенная для выполнения в составе измерительной системы конкретной измерительной задачи.
Виды государственных испытаний.
Виды государственных испытаний
Приемочные испытания опытных образцов средств измерений новых типов, намеченных к серийному производству или импорту в РФ (государственные приемочные испытания);
Контрольные испытания образцов из установочной серии и серийно выпускаемых средств измерений (государственные контрольные испытания).
Государственные приемочные испытания проводятся метрологическими органами Госстандарта или специальными государственными комиссиями, состоящими из представителей метрологических институтов, организаций-разработчиков, изготовителей и заказчиков.
Госстандарт рассматривает материалы государственных испытаний и принимает решение об утверждении типа средств измерения к выпуску в обращение в стране. После утверждения тип средств измерения вносится в Государственный реестр средств измерений.
Государственные контрольные испытания проводятся территориальными организациями Госстандарта.
Их цель – проверка соответствия выпускаемых из производства или ввозимых из-за границы средств измерений требованиям стандартов и технических условий.
Контрольные испытанияпроводятся периодически в течение всего времени производства (или импорта) средств измерений данного типа на испытательной базе предприятия-изготовителя. По окончании испытаний составляется акт о контрольных испытаниях, содержащий результаты испытаний, замечания, предложения и выводы.
На основании акта контрольных испытаний организация, проводившая их, принимает решение о разрешении продолжения выпуска в обращение данных средств измерений.
Методическая погрешность.
Измерительные преобразования осуществляются с использованием различных физических явлений, на основании которых можно установить соотношение между измеряемой величиной объекта исследования и выходным сигналом средства измерений, по которому оценивается результат измерения. Точно установить это соотношение никогда не удается вследствие недостаточной изученности объекта исследования и неадекватности его принимаемой модели, невозможности точного учета влияния внешних факторов, недостаточной разработанности теории физических явлений, положенных в основу измерения, использования простых, но приближенных аналитических зависимостей вместо более точных, но сложных и т. д. В результате принимаемая зависимость между измеряемой величиной и выходным сигналом средства измерений всегда отличается от реальной, что приводит к погрешности, которую называют методическойпогрешностью измерения.
Рассмотрим пример, иллюстрирующий методическую погрешность измерения.
Объектом исследования является источник переменного напряжения, амплитудное значение которого Uа нужно измерить. На основании предварительного изучения объекта исследования за его модель принят генератор напряжения синусоидальной формы. Используя вольтметр, предназначенный для измерений
действующих значений переменных напряжений, и зная соотношение между действующим и амплитудным значением синусоидального напряжения, получаем результат измерения в виде
— показание вольтметра. Более тщательное изучение объекта могло бы выявить, что форма измеряемого напряжения отличается от синусоидальной и более правильное соотношение между значением измеряемой величины и показанием вольтметра 
где 
Таким образом, несовершенство принятой модели объекта исследования приводит к методической погрешности измерения 
Эту погрешность можно уменьшить, либо рассчитав значение k на основе анализа формы кривой измеряемого напряжения, либо заменив средство измерений, взяв вольтметр, предназначенный для измерений амплитудных значений переменных напряжений.
Инструментальная погрешность.
Следует также иметь в виду, что включение средства измерений в цепь, где производится измерение, может изменить режим цепи за счет взаимодействия средства измерений с цепью (с объектом измерения). Указанные погрешности, обусловленные несовершенством свойств используемых средств измерений, образуют инструментальнуюсоставляющую погрешности измерений.
5)Статистическая погрешность.
В зависимости от режима работы (статического или динамического) используемого средства измерений различают погрешности в статическом режиме (статические погрешности) и погрешности в динамическом режиме. В статическом режиме измеряемая величина и выходной сигнал (например, отклонение указателя), по которому оценивают результат измерения, являются неизменными во времени.
6)Динамическая погрешность.
Погрешность, обусловленную инерционными свойствами, называют динамическойпогрешностью и определяют ее как разность между погрешностью в динамическом режиме и статической погрешностью, соответствующей значению измеряемой величины в данный момент времени.
Поясним это на примере. Для измерения постоянной температуры некоторой среды в эту среду вносят термочувствительный измерительный преобразователь, являющийся составной частью используемого средства измерений температуры. Вследствие тепловой инерции термочувствительный преобразователь не сможет сразу принять температуру окружающей среды, а будет постепенно прогреваться до этой температуры. Допустим, что процесс прогрева происходит по экспоненциальному закону. Тогда показания х средства измерений будут изменяться по такому же закону
|
Рис. 2-1 Изменение выходного сигнала в динамическом режиме (кривая 1) и динамическая погрешность (кривая 2)
(кривая 1 на рис. 2-1), т.е.
где 
— установившееся показание средства измерений, когда термочувствительный преобразователь прогреется до измеряемой температуры; 
— постоянная времени, характеризующая тепловую инерцию термочувствительного преобразователя.
Если истинное значение измеряемой температуры 
то
погрешность в динамическом режиме 
Из этого выражения видно, что второе слагаемое характеризует долю погрешности в динамическом режиме, обусловленную статической погрешностью в данный момент времени. Следовательно, по данному выше определению динамическая погрешность
График этой динамической погрешности изображен на рис. 2-1 (кривая 2).