Свойства классических средств измерений и предъявляемые к ним требования

Все средства измерений характеризуются следующими основными свойствами: метрологическими, эксплуатационными, информационными, наиболее важными из которых я вл я ются мегрологические.

К метрологическим свойствам (характеристикам) относятся погрешности и диапазоны измерений, чувствительность или разрешающая способность, стабильность характеристик, надежность, неинформативные параметры (например, для универсальных вольтметров — диапазон частот).

Погрешность измерений является основной метрологической характеристикой, отражающей отклонение результата измерений от истинного значения физической величины. Она обусловливается многими факторами: погрешностью метода, несовершенством средств, влиянием внешних условий и каналов связи объекта со средством измерений, субъективными погрешностями оператора. Последние два фактора не относятся к погрешностям средств измерений, но влияют на погрешность результата измерений.

Погрешность измерительного прибора представляет собой разность между показаниями прибора и истинным значением измеряемой величины, а погрешность меры — разность между номинальным значением меры и истинным значением воспроизводимой ею величины.

По способу числового выражения погрешности делятся на абсолютные, выражаемые в единицах измеряемой величины, и относительные, выражаемые отношением абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины. Таким образом, абсолютная, А и относительная 5 погрешности вычисляются по формулам.

где х_п — показания прибора (номинальное значение меры); х — истинное значение измеряемой величины (величины, воспроизводимой мерой).

Часто вместо относительной погрешности применяется понятие приведенной погрешности средства измерений, выражаемой отношением абсолютной погрешности к условно принятому значению физической величины, например к значению верхнего предела измерений.

Необходимо учитывать, что истинное значение физической величины практически неизвестно. Поэтому вместо него приходится в формулы погрешностей подставлять действительное значение, найденное экспериментально и настолько близкое к истинному, что для данных целей измерений может использоваться вместо него.

По характеру и причинам появления погрешности подразделяются на систематические, случайные и промахи.

Систематические погрешности представляют собой такие погрешности средства измерений, которые при его неоднократном использовании остаются постоянными или изменяются закономерно. Они поддаются изучению и учету, в силу чего результат измерений может быть уточнен путем внесения поправок. Систематические погрешности обусловлены неточной градуировкой средств измерений, неправильной установкой прибора, несовершенством метода измерений, применением приближенных формул (в частности, в тех случаях, когда прибор обрабатывает полученные данные). Уменьшения систематических погрешностей добиваются установкой нуля отсчета, калибровкой измерительных приборов перед соответствующим измерением. В настоящее время все чаще применяется автоматическая коррекция подобных погрешностей, увеличивающая точность и производительность измерений.

Случайные погрешности изменяются непредвиденным (случайным) образом при проведении повторных измерений физической величины. В отличие от систематических их влияние невозможно исключить, но многократные измерения одной и той же величины позволяют уменьшить случайную составляющую погрешности путем нахождения ее среднего значения и дисперсии.

Промахи представляют собой погрешности, существенно превышающие присущие данному средству измерений систематические и случайные погрешности. Они возникают или из-за его неисправностей, или грубых ошибок оператора. При обнаружении промаха соответствующий результат измерений должен быть исключен как неверный.

Погрешности, возникающие в нормальных условиях работы средств измерений (температура окружающей среды 20±5 °С, атмосферное давление 100±4 кПа, относительная влажность воздуха 65±15%), называются основными. В технических условиях на радиоизмерительные приборы обычно указываются также дополнительные погрешности, представляющие собой изменение основной погрешности за счет изменения внешних условий относительно нормальных. Часто указывается дополнительная погрешность за счет изменения температуры.