Для сравнения и оценки разнообразных СИ пользуются рядом показателей, которые характеризуют их с метрологической точки зрения.
Метрологические характеристики СИ – это такие технические характеристики, которые влияют на результат и точность измерений.
В зависимости от назначения и особенностей, средства измерений могут характеризоваться разными метрологическими характеристиками. ГОСТ 8.009-84 устанавливает полный перечень метрологических характеристик. Можно выделить несколько групп характеристик:
1. Характеристики, предназначенные для определения результатов измерений:
> Функция преобразования измерительного преобразователя – зависимость выходного сигнала от входного;
> Градуировочная характеристика – зависимость между значениями входной и выходной величины СИ, полученная в результате градуировки. Градуировочная характеристика может быть представлена в виде формулы, таблицы или графика;
> Цена деления шкалы – разность значений величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы;
> Длина деления шкалы – расстояние между центрами (или осями) двух соседних отметок шкалы;
> Диапазон измерений – область значений величины , в пределах которой нормированы допускаемые погрешности СИ;
> Пределы измерений – наибольшее и наименьшее значения диапазона измерений;
> Чувствительность – отношение изменения сигнала на входе измерительного прибора к вызвавшему его изменению измеряемой величины. Обычно чувствительность определяют по формуле: , где Δy – изменение выходного сигнала; Δx – изменение входного сигнала. Если чувствительность постоянная (функция преобразования линейна), то шкала у прибора равномерная, в противном случае шкала будет неравномерной. Если нелинейность функции преобразования незначительная, то шкалу делают равномерной, допуская при этом определенную погрешность (ее называют методической инструментальной погрешностью);
> Порог чувствительности – это изменение измеряемой величины, вызывающее наименьшее изменение выходного сигнала, которое может быть обнаружено при обычном для данного прибора способе отсчета;
> Значение однозначной или многозначной меры;
> Вид и параметры цифрового кода – для СИ, представляющих результаты в цифровом коде.
2. Характеристики чувствительности СИ к влияющим факторам: функция влияния – зависимость изменения метрологических характеристик СИ от изменения влияющего фактора или от изменения совокупности влияющих факторов.
3. Динамические характеристики, отражающие инерционные свойства СИ при воздействии на них изменяющихся во времени величин (параметров входного сигнала, внешних влияющих факторов, параметров объекта измерений – нагрузки). По степени полноты описания инерционных свойств СИ динамические характеристики делятся на полные и частные. Каждая из полных характеристик дает исчерпывающую информацию об инерционных свойствах СИ. К ним относятся:
> Дифференциальное уравнение, описывающее работы СИ;
> Передаточная функция СИ;
> Переходная характеристика;
> Импульсная характеристика;
> Совокупность амплитудно- и фазочастотной характеристик (АЧХ и ФЧХ) – годограф;
Любая полная динамическая характеристика может быть получена из любой другой полной динамической характеристики. Например, передаточная функция получается из дифференциального уравнения.
Более подробно динамические характеристики будут рассмотрены в дисциплинах «Физические основы получения информации» и «Основы автоматического управления»
К частным динамическим характеристикам относятся отдельные параметры полных характеристик или характеристики, не отражающие полностью инерционных свойств СИ, но необходимые для выполнения измерений с заданной точностью. Пример – время установления показаний.
4. Характеристики погрешностей СИ являются одними из важнейших характеристик, определяющих точность измерений. В качестве характеристик используют различные составляющие погрешностей СИ.
Номенклатура метрологических характеристик, необходимых для описания СИ, и полнота, с которой эти характеристики должны описывать свойства СИ, зависят от назначения СИ, условий их эксплуатации, режима работы и многих других факторов.
Для СИ, используемых при высокоточных метрологических измерениях, определяются десятки метрологических характеристик. Учет многих МХ – это сложная, трудоемкая и потому дорогостоящая процедура. Поэтому на производстве, при проведении технических измерений, применяют обобщенные показатели точности СИ. Рассмотрим их более подробно.
Погрешность средства измерения – это разность между показаниями СИ и значением измеряемой величины.
По способу выражения числового значения погрешности делят на: абсолютную, относительную и приведенную.
