Аип - Аио
МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ
Управление техническими процессами, как известно, не возможно без измерения технологических параметров.
Наука об измерениях называется метрологией.
Метрология - наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.
Основной метрологической характеристикой измерительных приборов и измерительной цепи в целом является погрешность измерения.
Погрешность измерения – это отклонение результата измерения от истинного значения измеряемого параметра.
Различают случайные, грубые и систематические погрешности.
Случайные погрешности изменяются случайным образом при многократных измерениях одного и того же параметра. Они принципиально не могут быть устранены или учтены при измерениях.
Грубые погрешности возникают при неправильной организации процесса измерения (например, из-за неправильной эксплуатации измерительных приборов, неправильного отсчета показаний, выхода из строя какого- либо элемента), такие погрешности могут быть обнаружены и устранены.
Систематические погрешности - погрешности изменяются закономерно или остаются постоянными при многократных измерениях одного и того же параметра. Они вызваны недостатками методов измерения и конструкций измерительных приборов. Систематические погрешности могут быть вычислены, следовательно, учтены в результатах измерений.
Погрешность измерения определяют по абсолютной величине разности между измеренным и истинным значениями параметра, это абсолютная погрешность измерения.
DХ = Хи - Х,
где DХ – абсолютная погрешность;
Хи - результат измерения;
Х - истинное значение параметра.
Поскольку истинное значение измеряемого параметра нельзя измерить абсолютно точно, то для оценки погрешности измерения вместо неизвестного истинного значения измеряемого параметра Х обычно используют результат измерения его более точным прибором или его значение, найденное теоретически.
Абсолютная погрешность неудобна для сравнения точности различных измерений Так ошибка в 1 г, при взвешивании массы в 10 г значительно более существенна, чем при взвешивании массы в 1 кг, хотя абсолютная погрешность в обоих случаях одинакова. Поэтому вводится понятия относительной погрешности.
Относительная погрешность измерения – это отношение абсолютной погрешности к истинному значению измеряемого параметра т.е.
DХ Хи – Х
б = -------- = ----------
Х Х
Относительная погрешность в отличии от абсолютной, - безразмерная величина и выражается в %.
Погрешность измерительных приборов оценивают по приведенной погрешности, которая определяется как отношение абсолютной погрешности Х к некоторой постоянной нормирующей величине Х.
DХ
g = -------
Х
В качестве нормирующей величины обычно принимают диапазон измерения.
Приведенная погрешность безразмерная величина, выраженная в %, она пропорциональна абсолютной погрешности, поэтому, если абсолютная погрешность измерительного прибора постоянна во всем диапазон измерения, то приведенная будет также постоянной. Следовательно она характеризует точность измерительного прибора независимо от значения измеряемого параметра и ее считают основной метрологической характеристикой измерительного прибора.
Приведенная погрешность изменяется под действием изменения окружающей температуры, давления, вибрации и т. д. В связи с этим для каждого прибора регламентируют нормальные условия эксплуатации (температуру, влажность, напряжение питания и т.д)
Погрешность измерительного прибора при его эксплуатации в нормальных условиях является основной, а при отключении от нормальных условий – дополнительной.
Наличие различных показателей точности – абсолютной и приведенной, основной и дополнительной погрешностей, затрудняет сравнение измерительных приборов. Необходима обобщенная характеристика их метрологических свойств. Такой характеристикой является класс точности измерительного прибора.
Класс точности – это максимально допустимая приведенная погрешность (в процентах) при нормальных условиях эксплуатации.
Погрешность в каждом отдельном измерении может быть и меньше максимальной. Поэтому класс точности не может служить непосредственным показателем точности прибора, он лишь определяет предельное возможное значение приведенной погрешности. ГОСТом установлены стандартные классы точности:
0,005, 0,002, 0,05, 0,1, 0,25, 0,5, 1,0, 1,5, 2,5, 4,0.
Кроме основной метрологической характеристики измерительных приборов существует такие метрологические понятия как:
Чувствительность прибора – под этим термином подразумевают отношение линейного углового перемещения указателя к изменению измеряемой величины вызвавшей это перемещение.
Чувствительность характеризует способность измерительного прибора измерять малые сигналы.
Коэффициент передачи - отношение диапазона изменения выходного сигнала прибора к диапазону изменения его входного сигнала
dу
К = -----.
dх
Если входной и выходной сигналы преобразователя выражены в одинаковых единицах измерения, то коэффициент передачи оказывается безразмерным и в этом случае употребляют термин коэффициент усиления.
Вариация – максимальная разность показаний измерительного прибора, определенная при прямом (Аип) и обратном (Аио) ходе изменения параметра для одного и того же его действительного значения.
В = Аип – Аио
Вариация может быть выражена в % от диапазона шкалы и должна быть меньше основной погрешности.
Аип - Аио
В = --------------