1.4.4. Метрологические характеристики средств измерений

Все средства измерений независимо от их исполнения имеют ряд общих свойств, необходимых для выполнения ими функционального назначения. Технические характеристики, описывающие эти свойства и оказывающие влияние па результаты и погрешности измерений, называются метрологическими характеристиками средств измерений.

В зависимости от специфики и назначения средств измерений нормируются различные наборы или комплексы метрологических характеристик. Однако эти комплексы должны быть достаточны для учета свойств средств измерений при оценке погрешностей измерений.

Набор метрологических характеристик, входящие н установленный комплекс, выбирают такими образом, чтобы обеспечить возможность их контроля при приемлемых затратах. В эксплуатационной документации на средства измерений указывают рекомендуемые методы расчета инструментальной составляющей погрешности измерений при использовании средств измерения данного типа в реальных условиях применения.

По ГОСТ 8.009-84 «ГСИ. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений» предусмотрена следующая номенклатура метрологических характеристик:

1. Характеристики, предназначенные для определения результатов измерений (без введения поправок):
   • функция преобразования измерительного преобразователя — ƒ(x);
   • значение однозначной или многозначной меры — у;
   • цена деления шкалы измерительного прибора или многозначной меры;
   • вид входного кода, число разрядов кода, цена единицы наименьшего разряда средств измерений, предназначенных для выдачи результатов в цифровом коде.

2. Характеристики погрешностей средств измерений включают: значение по-грешности, ее систематические и случайные составляющие, погрешности случайной составляющей Δ_слH от гистерезиса — вариация H выходного сигнала (показания).

   Для систематической составляющей Δ_сист погрешности средств измерений выбирают характеристики из числа следующих:

   • значение систематической составляющей Δ_сист;
   • значение систематической составляющей Δ_сист, математическое ожидание M[Δ_сист] и среднее квадратическое отклонение σ[Δ_сист] систематической составляющей погрешности.
   Для случайной составляющей Δ_сл погрешности выбирают характеристики из числа следующих:
   • среднее квадратическое отклонение σ[Δ_сл] случайной составляющей погрешности;
   • среднее квадратическое отклонение σ[Δ_сл] случайной составляющей погрешности и нормализованная автокорреляционная функция r_Δсл или функция спектральной плотности S_Δсл (ω) случайной составляющей погрешности.
   В нормативно-технической документации на средства измерений конкретных видов или типов допускается нормировать функции или плотности распределения вероятностей систематической и случайной составляющих погрешности.
3. Характеристики чувствительности средств измерений к влияющим величинам выбираются из числа следующих:
   • функция влияния Ψ(ζ)
   • О изменения ε(ζ) значений метрологических характеристик средства измерения, вызванные изменением влияющих величин в установленных пределах.

4. Динамические характеристики отражают инерционные свойства средства измерений при воздействии на него меняющихся во времени величин параметров входного сигнала, внешних влияющих величин, нагрузки.

   По степени полноты описания инерционных свойств средств измерений динамические характеристики делятся на полные и частные.

   К полным динамическим характеристикам относятся:

   • дифференциальное уравнение, описывающее работу средства измерений;
   • передаточная функция;
   • переходная характеристика;
   • импульсная переходная характеристика;
   • амплитудно-фазовая характеристика;
   • амплитудно-частотная характеристика для минимально-фазовых средств измерения;
   • совокупность амплитудно-фазовых и фазово-частотных характеристик.

Частичными динамическими характеристиками могут быть отдельные параметры полных динамических характеристик или характеристики, не отражающие полностью динамических свойств средств измерений, но необходимые для выполнения измерений с требуемой точностью (например, время реакции, коэффициент демпфирования, значение амплитудно-частотной характеристики на резонансной частоте, значение резонансной собственной круговой частоты). Комплекс их оговаривается в соответствующих стандартах.

Нормы на отдельные метрологические характеристики приводятся в эксплуатационной документации (паспорте, техническом описании, инструкции по экс-плуатации и т. д.) в виде номинальных значений, коэффициентов функций, заданных формулами, таблицами или графиками пределов допускаемых отклонений от номинальных значений функций.

В ГОСТ 8.009-84 приведены способы нормирования рассмотренных выше метрологических характеристик.