Основные метрологические характеристики средств измерений

 Диапазон, в котором  относительная погрешность не  превышает некоторого заранее  заданного значения  d_з , называется рабочим диапазоном изменения измеряемой величины. Рабочий диапазон ограничивается снизу значением Х=Х_з , при котором d = d_з , а сверху – конечным значением X_k , т.е. Х_р = Х_з … Х_k или Д_р = Х_k/ Х_з. Рабочий диапазон всегда представляет часть полного диапазона.       

 Во многих измерительных  приборах имеются специальные  устройства, позволяющие изменить диапазон измерения иногда в очень широких пределах. В этих случаях следует говорить об общем диапазоне измерения, охватываемом измерительным прибором, и об отдельных диапазонах, которые часто называют неудачно «поддиапазоны». Например, общий диапазон измерения 0 - 100 делится на диапазоны 0 - 0,1; 0 - 1; 0 - 10; 0 - 100 или общий диапазон 0 - 5 делится на диапазоны 0 - 1; 1 - 2; 2 - 3; 3 - 4; 4 - 5.       

 Для преобразователей  верхним и нижним пределами  преобразования следует считать  соответственно наибольшее и  наименьшее значения входной  и выходной величины, в пределах  которых нормировано уравнение  преобразования или коэффициент  преобразования.        

 Для однозначных мер  вместо диапазона значений воспроизводимых  величин  используют понятие номинальное значение меры, т.е. значение величины, указанное на мере или приписанное ей. Часто измерительный прибор имеет участки, на которых его погрешность не нормирована (обычно в начале и конце шкалы). В таком случае для прибора указывается еще и  диапазон   показаний - область значений шкалы, ограниченная конечным и начальным  значениями шкалы. Диапазон показаний всегда шире диапазона измерений.

3.3.  Погрешность  средств измерений

         К метрологическим свойствам второй группы относятся два главных свойства точности: правильность и прецизионность результатов.

        Точность измерений СИ определяется их погрешностью.

        Погрешность средства измерений — это разность между показаниями СИ и истинным (действительным) значением измеряемой величины. Поскольку истинное значение физической величины неизвестно, то на практике пользуются ее действительным значением. Для рабочего СИ за действительное значение принимают показания рабочего эталона низшего разряда (допустим, 4-го), для эталона 4-го разряда, в свою очередь, — значение величины, полученное с помощью рабочего эталона 3-го разряда. Таким образом, за базу для сравнения принимают значение СИ, которое является в поверочной схеме вышестоящим по отношению к подчиненному СИ, подлежащему поверке.

Погрешности СИ могут быть классифицированы по ряду признаков, в  частности:

• по способу выражения — абсолютные, относительные;
• по характеру проявления — систематические, случайные;
• по отношению к условиям применения — основные, дополнительные.

Наибольшее распространение  получили метрологические свойства, связанные с первой группировкой — с абсолютными и относительными погрешностями.

         Систематическая погрешность — cоставляющая погрешности результата измерения, остающаяся постоянной (или же закономерно изменяющейся) при повторных измерениях одной и той же величины. Ее примером может быть погрешность градуировки, в частности погрешность показаний прибора с круговой шкалой и стрелкой, если ось последней смещена на некоторую величину относительно центра шкалы. Если эта погрешность известна, то ее исключают из результатов разными способами, в частности введением поправок. При химическом анализе систематическая погрешность проявляется в случаях, когда метод измерений не позволяет полностью выделить элемент или когда наличие одного элемента мешает определению другого.

Величина систематической  погрешности определяет такое метрологическое  свойство, как правильность измерений СИ.

        Случайная погрешность — составляющая погрешности результата измерения, изменяющаяся случайным образом (по знаку и значению) в серии повторных измерений одного и того же размера величины с одинаковой тщательностью. В появлении этого вида погрешности не наблюдается какой-либо закономерности. Они неизбежны и неустранимы, всегда присутствуют в результатах измерения. При многократном и достаточно точном измерении они порождают рассеяние результатов.

Характеристиками рассеяния  являются средняя арифметическая погрешность, средняя квадратическая погрешность, размах результатов измерений. Поскольку рассеяние носит вероятностный характер, то при указании на значения случайной погрешности задают вероятность.

Оценка погрешности измерений  СИ, используемых для определения  показателей качества товаров, определяется спецификой применения последних. Например, погрешность измерения цветового  тона керамических плиток для внутренней отделки жилища должна быть по крайней мере на порядок ниже, чем погрешность измерения аналогичного показателя серийно выпускаемых картин, сделанных цветной фотопечатью. Дело в том, что разнотонность двух наклеенных рядом на стену кафельных плиток будет бросаться в глаза, тогда как разнотонность отдельных экземпляров одной картины заметно не проявится, так как они используются разрозненно.

Заключение

      Нормирование метрологических характеристик – это регламентирование пределов отклонений значений реальных метрологических характеристик средств измерений от их номинальных значений. Главная цель нормирования метрологических характеристик – это обеспечение их взаимозаменяемости и единства измерений. Значения реальных метрологических характеристик устанавливаются в процессе производства средств измерения, в дальнейшем во время эксплуатации средств измерения эти значения должны проверятся. В случае, если одна или несколько нормированных метрологических характеристик выходит из регламентированных пределов, средство измерения должно быть либо немедленно отрегулировано, либо изъято из эксплуатации.

         Значения метрологических характеристик регламентируются соответствующими стандартами средств измерения. Причем метрологические характеристики нормируются раздельно для нормальных и рабочих условий применения средств измерения. Нормальные условия применения – это условия, в которых изменениями метрологических характеристик, обусловленными воздействием внешних факторов (внешние магнитные поля, влажность, температура), можно пренебречь. Рабочие условия – это условия, в которых изменение влияющих величин имеет более широкий диапазон.

Использовать для измерений  следует только те средства, которые  признаны метрологически исправными. Нарушение хотя бы одной нормированной характеристики считается метрологическим отказом средства измерений, даже если оно сохранило техническую работоспособность. Понятие отказ взято из такой области оценивания качества, как надежность.

Литература

1. Лифиц И.М. Стандартизация, метрология и подтверждение соответствия: учебник. 9-е изд., перераб и доп. - М.:Издательство Юрайт,2010.-315 с.
2. Чижикова Т.М. Стандартизация, сертификация, метрология: Учебное пособие. – М.: Колос, 2002. – 156 с.
3. .Крылова Г.Д. Основы стандартизации, сертификации, метрологии: Учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. – 711с.
4. ГОСТ 8.009-84 ГСИ - Нормируемые метрологические характеристики средств измерений

5.   ГОСТ 8.050-73 ГСИ - Нормальные условия выполнения линейных и угловых измерений

6. ГОСТ 8.051-81 ГСИ - Погрешности, допускаемые при измерении линейных размеров до 500 мм