Меню

Комплексы метрологических измерений характеристики



Комплексы нормируемых метрологических характеристик средств измерений

Большое разнообразие групп СИ делает невозможной регламентацию конкретных комплексов MX для каждой из этих групп в одном нормативном документе. В то же время все СИ не могут характеризоваться единым комплексом нормируемых MX, даже если он представлен в самой общей форме.

Основным признаком деления СИ на группы является общность комплекса нормируемых MX, необходимых для определения характерных инструментальных составляющих погрешностей измерений. В этом случае все СИ целесообразно разделить на три большие группы, представленные по степени усложнения MX: 1) меры и цифро-аналоговые преобразователи; 2) измерительные и регистрирующие приборы; 3) аналоговые и аналого-цифровые измерительные преобразователи.

При установлении комплекса нормируемых MX принята следующая модель инструментальной составляющей погрешности измерений: = * int, где символом > обозначено объединение погрешности СИ в реальных условиях его применения и составляющей погрешности int, обусловленной взаимодействием СИ с объектом измерений. Под объединением понимается применение к составляющим некоторого функционала, позволяющего рассчитать погрешность, обусловленную их совместным воздействием. В каждом случае функционал определяется исходя из свойств конкретного СИ.

Всю совокупность MX можно разбить на две большие группы. В первой из них инструментальная составляющая погрешности определяется путем статистического объединения отдельных ее составляющих. При этом доверительный интервал, в котором находится инструментальная погрешность, определяется с заданной доверительной вероятностью меньше единицы. Для MX этой группы принята следующая модель погрешности в реальных условиях применения (модель 1):

,

где — систематическая составляющая;

— случайная составляющая;

— случайная составляющая, обусловленная гистерезисом;

— объединение дополнительных погрешностей;

— динамическая погрешность;

L — число дополнительных погрешностей, равное всех величин, существенно влияющих на погрешность в реальных условиях.

В зависимости от свойств СИ данного типа и рабочих условий его применения отдельные составляющие могут отсутствовать.

Первая модель выбирается, если допускается, что погрешность изредка превышает значение, рассчитанное по нормируемым характеристикам.

При этом по комплексу MX можно рассчитать точечные и интервальные характеристики, в которых инструментальная составляющая погрешности измерений находится с любой заданной доверительной вероятностью, близкой к единице, но меньше ее.

Для второй группы MX статистическое объединение составляющих не применяется. К таким СИ относятся лабораторные средства, а также большинство образцовых средств, при использовании которых не производятся многократные наблюдения с усреднением результатов. Инструментальная погрешность в данном случае определяется как арифметическая сумма наибольших возможных значений ее составляющих. Эта оценка дает доверительный интервал с вероятностью, равной единице, являющийся предельной оценкой сверху искомого интервала погрешности, охватывающего все возможные, в том числе весьма редко реализующиеся, значения. Это приводит к существенному ужесточению требований к MX, что может быть применимо только к наиболее ответственным измерениям, например связанным со здоровьем и жизнью людей, с возможностью катастрофических последствий неверных измерений и т.п.

Арифметическое суммирование наибольших возможных значений составляющих инструментальной погрешности приводит к включению в комплекс нормируемых MX пределов допускаемой погрешности, а не статистических моментов. Это допустимо также для СИ, имеющих не более трех составляющих, каждая из которых определяется по отдельной нормируемой MX. В этом случае расчетные оценки инструментальной погрешности, полученные арифметическим объединением наибольших значений ее составляющих и статистическим суммированием характеристик составляющих (при вероятности, хотя и меньшей, но достаточно близкой к единице), практически различаться не будут. Для рассматриваемого случая модель 2 погрешности СИ:

Здесь — основная погрешность СИ без разбиения ее на составляющие (в отличие от модели 1). Модель 2 применима только для тех СИ, у которых случайная составляющая пренебрежимо мала.

Вопросы выбора MX достаточно детально регламентированы в ГОСТ 8.009-84, где приведены характеристики, которые должны нормироваться для названных выше групп СИ. Приведенный перечень может корректироваться для конкретного средства измерений с учетом его особенностей и условий эксплуатации. Важно отметить, что не следует нормировать те MX, которые оказывают несущественный по сравнению с другими вклад в инструментальную погрешность. Определение того, важна ли данная погрешность или нет, производится на основе критериев существенности, приведенных в ГОСТ 8.009—84.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Метрологические характеристики средств измерений

Качество измерений зависит от многих факторов. В некоторых случаях, однако, требуется знать, какое влияние на результаты измерений и их точность оказывают именно средства измерений. К таким случаям относятся:

априорная оценка точности измерений. При ее выполнении наряду с другими факторами должна учитываться точность средств измерений;

выбор средств измерений, применение которых в известных условиях обеспечит требуемую точность измерений. Эта задача является обратной по отношению к предыдущей;

сравнение различных типов средств измерений по их метрологическим свойствам как на этапе проектирования, так и в процессе эксплуатации;

использование средств измерений в качестве комплектующих при разработке сложных измерительных систем. Одни и те же требования к измерительной системе могут удовлетворяться при различных сочетаниях средств измерений, используемых в качестве комплектующих. Оптимальное сочетание должно быть результатом технико-экономического обоснования;

определение точности информационных систем расчетным путем, когда экспериментальное решение этой задачи связано с большими трудностями или вообще невозможно из-за специфики условий работы. Эта же задача возникает при проектировании информационных систем.

Характеристики свойств средств измерений, оказывающие влияние на результаты измерений и их точность, называются метрологическими характеристиками средств измерений.

Они бывают двух видов:

1. Метрологические характеристики, в которых используется информация о размере единицы измерения. К этому виду относятся следующие группы метрологических характеристик:

1.1. Характеристики, предназначенные для определения результатов измерений (до внесения поправок): функция преобразования измерительного преобразователя, а также измерительного прибора с неименованной шкалой или со шкалой, отградуированной в единицах, отличных от единиц входной величины; значение однозначной или значения многозначной меры; цена деления шкалы измерительного прибора или многозначной меры; цена единицы наименьшего разряда кода средств измерений, предназначенных для выдачи результатов в цифровом коде.

1.2. Характеристики качества показаний — точности и правильности. Точность показания определяется его средним квадратическим отклонением или его аналогом. Правильность обеспечивается внесением поправки, устанавливаемой при испытаниях средства измерений в целях утверждения типа. Эта поправка является одной из составляющих суммарной поправки, которая вносится в показание средства измерений.

1.3. Динамические характеристики средств измерений (полные и частные), учитывающие их инерционные свойства в особых условиях, когда измеряемая величина меняется во времени.

2. Метрологические характеристики, в которых не используется информация о размере единицы измерения. К этому виду относятся следующие группы метрологических характеристик:

2.1. Характеристики, предназначенные для определения результатов измерений (до внесения поправок). К ним относятся: вид выходного кода, число разрядов кода, если средство измерений предназначено для выдачи результатов в цифровом коде.

2.2. Характеристики чувствительности средств измерений к влияющим величинам. К ним относятся функции плияния и учета изменений метрологических характеристик средств измерений, вызванных изменениями влияющих величин в установленных пределах.

2.3. Характеристики взаимодействия с объектами или устройствами на входе и выходе средств измерений. Примерами характеристик этой группы являются входной и выходной импедансы линейного измерительного преобразователя.

2.4. Неинформативные параметры выходного сигнала, обеспечивающие нормальную работу устройств, подключенных к средству измерений. Например, выходным сигналом преобразователя напряжения в среднюю частоту следования импулыов является последовательность импульсов. Для определения значения измеряемого напряжения к выходу преобразователя подключается частотомер. Он будет нормально работать только в случае, если амплитуда и форма импульсов прео6разователя, хотя они и не несут информации о значении измеряемого напряжения, удовлетворяют определенным требованиям. В противном случае частотомер будет измерять частоту следования этих импульсов неточно либо вообще не будет работать.

Метрологические характеристики являются показателями качества и технического уровня всех без исключения средств измерений. Они относятся к априорной информации, используемой:

— для определения результатов измерений и расчетной оценки характеристик инструментальной составляющей погрешности или неопределенности измерений;

— для расчета метрологических характеристик каналов измерительных систем, состоящих из средств измерений с нормированными метрологическими характеристиками;

— для оптимального выбора средств измерений.

Сведения о них, полученные при испытаниях средств измерений в целях утверждения типа, содержатся в нормативно-технических документах на средства измерений. В этих же документах приводятся требования (нормы), которым должны удовлетворять металогические характеристики всех серийно выпускаемых средств измерений данного типа. Соответствие этим требованиям метрологических характеристик каждого отдельного экземпляра средств измерений должно проверяться.

Проверка соответствия метрологических характеристик нормам и установление на этой основе пригодности средств измерений к применению производится при их поверке.

Источник

Комплексы метрологических измерений характеристики

Государственная система обеспечения единства измерений

НОРМИРУЕМЫЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ

State system for ensuring the uniformity of measurements. Standardized metrological characteristics of measuring instruments

МКС 17.020
ОКСТУ 0008

Дата введения 1986-01-01

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 28 мая 1985 г. N 1503 дата введения установлена 01.01.86

ВЗАМЕН ГОСТ 8.009-72

ПЕРЕИЗДАНИЕ. Январь 2006 г.

Настоящий стандарт распространяется на средства измерений и устанавливает номенклатуру метрологических характеристик (MX), правила выбора комплексов нормируемых MX (HMX) для конкретных типов средств измерений и способы нормирования MX в нормативно-технических документах (НТД) на средства измерений: в стандартах общих технических условий и стандартах общих технических требований на средства измерений; стандартах технических условий и стандартах технических требований на средства измерений; в технических условиях на средства измерений; в технических заданиях на разработку средств измерений.

Допускается, по согласованию с Госстандартом, нормировать MX, отличные от указанных в настоящем стандарте, если свойства средств измерений таковы, что по MX, установленным в настоящем стандарте, не могут быть определены результаты измерений и рассчитаны характеристики инструментальной составляющей погрешности измерений, проводимых с помощью средства измерений данного вида или типа.

Стандарт не распространяется на эталоны, поверочные установки и средства измерений, разработанные как образцовые.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. MX средств измерений, установленные стандартом, являются составной частью исходной информации:

для определения результатов измерений и расчетной оценки характеристик инструментальной составляющей погрешности измерений;

для расчета MX каналов измерительных систем, состоящих из средств измерений с нормированными MX;

для оптимального выбора средств измерений,

а также предназначены для использования в качестве контролируемых характеристик при контроле средств измерений на соответствие установленным нормам.

1.2. В НТД на средства измерений конкретных видов или типов следует нормировать комплексы MX (см. приложение 1) из числа установленных в настоящем стандарте и (или) в необходимых случаях дополнительно включенных исходя из специфики назначения средств измерений и технико-экономического обоснования.

1.3. Комплекс MX, установленный в НТД на средства измерений конкретных видов или типов, должен быть достаточен для определения результатов измерений (без учета поправки на систематическую погрешность измерений) и расчетной оценки с требуемой точностью характеристик инструментальных составляющих погрешностей измерений, проводимых с помощью средств измерений данного вида или типа в реальных условиях применения. Одновременно MX, входящие в установленный комплекс, должны быть такими, чтобы был возможен их контроль при приемлемых затратах.

Читайте также:  Как определяются погрешности прямых измерений приведите примеры

1.4. В эксплуатационной документации на средства измерений и (или) в тех НТД, в которых устанавливают конкретные комплексы НМХ средств измерений данного типа, должны быть указаны рекомендуемые методы расчета (в эксплуатационной документации — с примерами) инструментальной составляющей погрешности измерений при применении средств измерений данного типа в реальных условиях в пределах нормированных рабочих условий применения.

В НТД на средства измерений, предназначенные для применения в измерительных системах, должны быть указаны методы расчета MX измерительных систем.

Требование к указанию метода расчета должно быть установлено в государственных и отраслевых стандартах, регламентирующих содержание и структуру НТД видов общих технических требований, общих технических условий, технических требований, технических условий на средства измерений.

1.6. В настоящем стандарте не регламентировано установление комплексов (см. приложение 1) индивидуальных MX конкретных экземпляров средств измерений, а также установление комплексов НМХ средств измерений таких типов, для которых нормируют характеристики погрешности средств измерений в рабочих условиях применения (без выделения основной погрешности).

1.7. В НТД на средства измерений, содержащих методику поверки, и в НТД на методики поверки должна быть указана наибольшая допускаемая погрешность поверки, установленная на основании принятых в данных НТД наибольшей допускаемой вероятности признания в результате поверки неисправного экземпляра средства измерений исправным и наибольшего допускаемого отношения реальной характеристики погрешности такого экземпляра средства измерений к ее нормированному пределу.

1.8. Положения настоящего стандарта могут быть применены для нормирования MX нестандартизованных средств измерений.

1.9. Пояснения терминов, используемых в настоящем стандарте, приведены в приложении 3; примеры нормирования MX — в приложении 5; обозначения — в приложении 6.

2. НОМЕНКЛАТУРА МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

2.1. Характеристики, предназначенные для определения результатов измерений (без введения поправки)

2.1.3. Цена деления шкалы измерительного прибора или многозначной меры.

2.1.4. Вид выходного кода, число разрядов кода, цена единицы наименьшего разряда кода средств измерений, предназначенных для выдачи результатов в цифровом коде.

2.2. Характеристики погрешностей средств измерений

2.2.1. Характеристики систематической составляющей погрешности средств измерений выбирают из числа следующих:

значение систематической составляющей или

значение систематической составляющей , математическое ожидание и среднее квадратическое отклонение систематической составляющей погрешности.

Примечания:

1. Систематическая составляющая погрешности средств измерений рассматривается как случайная величина на множестве средств измерений данного типа.

2. Устанавливать математическое ожидание и среднее квадратическое отклонение систематической составляющей погрешности целесообразно, если можно пренебречь их изменениями как во времени, так и в зависимости от изменения влияющих величин, или при возможности одновременного нормирования изменений данных характеристик как функции времени и условий применения.

2.2.2. Характеристики случайной составляющей погрешности средств измерений выбирают из числа следующих:

среднее квадратическое отклонение случайной составляющей погрешности или

среднее квадратическое отклонение случайной составляющей погрешности, нормализованная автокорреляционная функция или функция спектральной плотности случайной составляющей погрешности.

2.2.3. Характеристика случайной составляющей погрешности от гистерезиса — вариация выходного сигнала (показания) средства измерений.

2.2.4. Характеристика погрешности средств измерений — значение погрешности.

Примечание. Погрешность средств измерений рассматривается как случайная величина на множестве средств измерений данного типа.

2.2.5. В НТД на средства измерений конкретных видов или типов допускается нормировать функции или плотности распределения вероятностей систематической и случайной составляющих погрешности.

2.2.6. Характеристика погрешности средств измерений в интервале влияющей величины — такая же, как и по п.2.2.4.

2.2.7. Математические определения статистических характеристик (оценок вероятностных характеристик) погрешности средств измерений приведены в приложении 2.

2.3. Характеристики чувствительности средств измерений к влияющим величинам выбирают из числа следующих

2.3.2. Изменения значений MX средств измерений, вызванные изменениями влияющих величин в установленных пределах.

2.4. Динамические характеристики средств измерений

2.4.3. Частные динамические характеристики аналого-цифровых преобразователей (АЦП) и цифровых измерительных приборов (ЦИП), время реакции которых не превышает интервала времени между двумя измерениями, соответствующего максимальной частоте (скорости) измерений, а также цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП).

Примерами частных динамических характеристик АЦП являются:

время реакции ;

погрешность датирования отсчета;

максимальная частота (скорость) измерений .

Примером частных динамических характеристик ЦАП является время реакции преобразователя .

1. Если время реакции превышает интервал времени между двумя измерениями, соответствующий максимальной для данного типа средств измерений частоте (скорости) измерений, более чем в три раза, то погрешность датирования не нормируется.

2. Если время реакции превышает интервал времени между двумя измерениями, соответствующий максимальной для данного типа средств измерений частоте (скорости) измерений, менее чем в три раза, то полная динамическая характеристика эквивалентной аналоговой части аналого-цифровых средств измерений не нормируется.

2.4.5. В НТД на цифровые средства измерений конкретных видов или типов, наряду с установлением времени реакции или погрешности датирования отсчета, можно устанавливать их отдельные составляющие, такие как время задержки запуска, время ожидания, время преобразования, время задержки выдачи результата и т.д.

2.4.6. Для АЦП и ЦАП динамические характеристики следует указывать с учетом времени выполнения служебных операций, предусмотренных интерфейсом, в котором выполнены устройства обмена информацией этих средств измерений.

2.5. Характеристики средств измерений, отражающие их способность влиять на инструментальную составляющую погрешности измерений вследствие взаимодействия средств измерений с любым из подключенных к их входу или выходу компонентов (таких как объект измерений, средство измерений и т.п.).

Примерами характеристик этой группы являются входной и выходной импедансы линейного измерительного преобразователя.

2.6. Неинформативные параметры выходного сигнала средства измерений.

3. СПОСОБЫ НОРМИРОВАНИЯ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

3.1. Типовые характеристики, предназначенные для определения результатов измерений (пп.2.1.1-2.1.4), нормируют как номинальные характеристики средств измерений данного типа.

3.2. Для конкретных экземпляров средств измерений, предназначенных для применения с одной или несколькими индивидуальными характеристиками (пп.2.1.1-2.1.3), а не с номинальными, распространяющимися на все экземпляры средств измерений данного типа, соответствующие номинальные характеристики можно не нормировать. В этих случаях нормируют пределы (граничные характеристики), в которых должна находиться индивидуальная характеристика при предусмотренных условиях применения средств измерений.

3.3. Характеристики систематической составляющей погрешности средств измерений (п.2.2.1) нормируют путем установления:

пределов (положительного и отрицательного) допускаемой систематической составляющей погрешности средств измерений данного типа или

пределов допускаемой систематической составляющей погрешности, математического ожидания и среднего квадратического отклонения систематической составляющей погрешности средств измерений данного типа.

Примечания:

2. При необходимости допускается нормировать наибольшее допускаемое изменение систематической составляющей погрешности за заданный интервал времени.

3. При необходимости допускается нормировать изменение во времени пределов допускаемой систематической составляющей погрешности.

3.4. Характеристики случайной составляющей погрешности (п.2.2.2) нормируют путем установления:
предела допускаемого среднего квадратического отклонения случайной составляющей погрешности средств измерений данного типа или

предела допускаемого среднего квадратического отклонения случайной составляющей погрешности, номинальной нормализованной автокорреляционной функции или номинальной функции спектральной плотности случайной составляющей погрешности и пределов допускаемых отклонений этих функций от номинальных.

3.5. Характеристику случайной составляющей погрешности от гистерезиса (п.2.2.3) нормируют путем установления предела (без учета знака) допускаемой вариации выходного сигнала (показания) средства измерений данного типа.

3.6.1. Характеристику по п.2.2.4 можно нормировать для средств измерений, случайная составляющая погрешности которых в каждой точке диапазона измерений пренебрежимо мала в соответствии с критериями существенности, установленными в приложении 1.

3.6.2. Для средств измерений, не предназначенных для совместного применения с другими средствами измерений (в том числе в составе измерительных систем или измерительно-вычислительных комплексов), в тех случаях, когда их погрешность в рабочих условиях применения практически полностью может быть определена нормированными верхней и нижней границами интервала, в котором лежит погрешность в нормальных условиях с заданной вероятностью , допускается указанные границы и вероятность нормировать и при существенной случайной составляющей основной погрешности средства измерений, в соответствии с критериями существенности, установленными в обязательном приложении 1.

3.7. Характеристику погрешности средств измерений в интервале влияющей величины (п.2.2.6) нормируют так же, как указано в пп.3.6, 3.6.1 и 3.6.2.

3.8. Функции влияния (п.2.3.1) нормируют путем установления:

номинальной функции влияния и пределов допускаемых отклонений от нее или

граничных функций влияния: верхней и нижней .
________________
Текст документа соответствует оригиналу, здесь и далее. — Примечание изготовителя базы данных.

3.8.1. Граничные функции влияния нормируют для таких средств измерений, у которых велик разброс функций влияния по множеству экземпляров. В силу этого номинальную функцию влияния не нормируют. При применении таких средств измерений, в случае необходимости, определяют функции влияния, индивидуальные для каждого экземпляра средства измерений. Нормированные граничные функции влияния используют для контроля качества средств измерений.

3.9. Изменения значений MX, вызванные изменениями влияющих величин (п.2.3.2), нормируют путем установления пределов (положительного и отрицательного) допускаемых изменений характеристики при изменении влияющей величины в заданных пределах.

Пределы допускаемых изменений погрешности средства измерений допускается называть пределами допускаемой дополнительной погрешности средства измерений.

3.10. Функции влияния и наибольшие допускаемые изменения нормируют отдельно для каждой влияющей величины. Функции влияния и наибольшие допускаемые изменения допускается нормировать для совместных изменений нескольких влияющих величин как или , если функция или какой-либо одной влияющей величины существенно зависит от других влияющих величин .

Критерий существенности устанавливают в НТД на средства измерений конкретных типов (или видов).

3.11. Полную динамическую характеристику аналоговых средств измерений, которые можно рассматривать как линейные (п.2.4.1), нормируют путем установления номинальной полной динамической характеристики и пределов (положительного и отрицательного) допускаемых отклонений от нее.

3.11.1. Предпочтительной для нормирования является такая полная динамическая характеристика, экспериментальное определение и (или) контроль которой могут быть осуществлены с необходимой точностью и наиболее простым методом.

3.11.2 Наряду с нормируемой полной динамической характеристикой в НТД, при необходимости, могут быть приведены в качестве справочных данных другие полные динамические характеристики из числа перечисленных в п.2.4.1.

3.12. Частные динамические характеристики аналоговых средств измерений, которые можно рассматривать как линейные (п.2.4.2), нормируют путем установления номинальных частных динамических характеристик и пределов (положительного и отрицательного) допускаемых отклонений от них.

3.12.1. Допускается нормировать только частную динамическую характеристику в тех случаях, когда эта характеристика достаточна для учета динамических свойств средства измерений при его применении. Предпочтительной является такая частная динамическая характеристика, экспериментальное определение и (или) контроль которой могут быть осуществлены с необходимой точностью и наиболее простым методом.

3.13. Частные динамические характеристики АЦП и ЦИП, время реакции которых не превышает интервала времени между двумя измерениями, соответствующего максимальной частоте (скорости) измерений, а также характеристики ЦАП (пп.2.4.3, 2.4.5 и 2.4.6) нормируют путем установления номинальных частных динамических характеристик и пределов (положительного и отрицательного) допускаемых отклонений от них.

3.13.1. Погрешность датирования отсчета нормируют путем установления предела допускаемого математического ожидания погрешности датирования и предела допускаемого среднего квадратического отклонения или предела допускаемого размаха случайной составляющей погрешности датирования.

Читайте также:  Укажите возможные способы измерения ставок процентов только десятичной дробью

3.14. Для средств измерений, у которых велик разброс динамических характеристик (полных или частных) по множеству экземпляров и, в силу этого, для которых в НТД установлена необходимость определения и дальнейшего использования индивидуальных динамических характеристик каждого экземпляра средств измерений, нормируют граничные динамические характеристики, выбираемые из числа перечисленных в пп.2.4.1-2.4.3.

3.15. Характеристики средств измерений, отражающие их способность влиять на инструментальную составляющую погрешности измерений вследствие взаимодействия средств измерений с любым из подключенных к их входу или выходу компонентов (п.2.5), нормируют путем установления номинальных характеристик и пределов допускаемых отклонений от них или граничных характеристик.

3.16. Неинформативные параметры выходного сигнала средства измерений (п.2.6) нормируют путем установления номинальных параметров и пределов допускаемых отклонений от них либо наибольших или наименьших допускаемых значений параметров.

3.18. MX допускается нормировать для рабочих и для нормальных условий применения средств измерений.

3.18.1. MX по пп.3.7-3.9, 3.16 нормируют для рабочих условий применения средств измерений, за исключением случаев, указанных в п.3.18.2.1.

3.18.2. MX по пп.3.3-3.6, 3.11-3.15 нормируют для нормальных или для рабочих условий применения средств измерений.

3.18.2.1. MX нормируют для рабочих условий в тех случаях, когда дополнительные погрешности пренебрежимо малы. В этих случаях характеристики, предусмотренные в пп.3.7-3.9, не нормируют.

3.18.2.2. MX нормируют для нормальных условий в тех случаях, когда дополнительные погрешности признаны существенными. В этих случаях характеристики погрешности по пп.3.3, 3.4 и 3.6 называются, соответственно, характеристиками систематической составляющей основной погрешности, характеристиками случайной составляющей основной погрешности, характеристиками основной погрешности. Кроме них нормируют характеристики, предусмотренные в пп.3.7-3.9.

Примечание. Нормальные условия и рабочие условия применения средств измерений указывают в НТД на средства измерений конкретных видов или типов.

4. ФОРМЫ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ НОРМИРОВАННЫХ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

4.1. Номинальную функцию преобразования измерительного преобразователя (п.3.1) представляют в виде формулы, таблицы, графика. Номинальные значения однозначной или многозначной меры (п.3.1) представляют именованными числами.

4.1.1. Линейную функцию преобразования, проходящую через начало координат, допускается представлять коэффициентом преобразования в виде числа.

4.2. Нормированные характеристики погрешности средств измерений (пп.3.3, 3.4, 3.6 и 3.7) представляют числом или функцией (формула, таблица, график) информативного параметра входного или выходного сигнала для абсолютных (именованное число), относительных или приведенных погрешностей.

4.3. Нормированный предел допускаемой вариации средств измерений (п.3.5) представляют числом в единицах измеряемой величины или в процентах нормирующего значения.

4.4. Номинальную нормализованную автокорреляционную функцию и номинальную функцию спектральной плотности (п.3.4) представляют в виде формулы, таблицы, графика.

4.5. Функции или плотности распределения систематической и случайной составляющих погрешности средств измерений (п.2.2.5) представляют в виде формулы, таблицы, графика.

Формулы, таблицы и графики допускается применять и для приближенного представления функций и плотностей распределения.

4.6. Номинальную функцию влияния , пределы допускаемых отклонений от нее и граничные функции влияния (п.3.8) представляют в виде числа, формулы, таблицы, графика.

Линейную функцию влияния, проходящую через начало координат, допускается представлять коэффициентом влияния в виде числа.

4.7. Пределы допускаемых изменений (п.3.9) представляют в виде границ зоны вокруг действительного значения данной MX при нормальных условиях. Границы зоны указывают в единицах данной MX или в процентах ее значения, нормированного для нормальных условий.

4.8. Номинальную динамическую характеристику, пределы допускаемых отклонений от нее и граничные динамические характеристики (пп.3.11-3.14) представляют в виде числа, формулы, таблицы, графика.

4.8.1. График динамической характеристики допускается представлять в любом масштабе, удобном для применения. Например, для представления амплитудно-частотной характеристики удобно использовать логарифмический масштаб.

4.9. Формы представления характеристик по пп.3.15 и 3.16 устанавливают в стандартах на средства измерений конкретных видов или типов.

4.10. Представление НМХ в виде графика допускается при одновременном представлении данной характеристики в виде формулы или таблицы.

4.11. Формы представления MX, не предусмотренных настоящим стандартом, должны быть такими, чтобы были возможны оценка характеристик инструментальной составляющей погрешности измерений при применении средств измерений данного типа, а также контроль средств измерений на соответствие установленным требованиям.

4.12. Формы представления MX допускается конкретизировать в НТД на средства измерений конкретных видов.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (обязательное). КОМПЛЕКСЫ MX, НОРМИРУЕМЫХ В НТД НА СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ КОНКРЕТНЫХ ТИПОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Обязательное

1. Комплексы НМХ и модели погрешности средств измерений

1.1. Комплекс НМХ, установленный в НТД на средства измерений конкретного типа, предназначен для использования в следующих основных целях.

1.1.1. Для определения результатов измерений, производимых с применением любого экземпляра средства измерений данного типа.

1.1.2. Для расчетного определения характеристик инструментальной составляющей погрешности измерений, производимых с применением любого экземпляра средства измерений данного типа. Принята следующая модель инструментальной составляющей погрешности измерений:

где символом обозначено объединение погрешности средства измерений в реальных условиях применения и составляющей погрешности , обусловленной взаимодействием средства измерений с объектом измерений. Под объединением понимают применение к составляющим погрешности измерений некоторого функционала, позволяющего рассчитать погрешность, обусловленную совместным воздействием этих составляющих.

1.1.3. Для расчетного определения MX измерительных систем, в состав которых входит любой экземпляр средства измерений данного типа (если средства измерений данного типа предназначены для применения в измерительных системах).

1.1.4. Для оценки метрологической исправности средств измерений при их испытаниях и поверке.

1.2. Комплекс НМХ средств измерений конкретного типа устанавливают на основании принятой для средств измерений данного типа модели его погрешности в реальных условиях применения. Принимается, что модель погрешности средств измерений определенного типа в реальных условиях применения может иметь один из двух видов.

Формула (1) представляет собой символическую запись объединения пяти составляющих погрешности средства измерений в реальных условиях применения:

— систематическая составляющая основной погрешности средства измерений;
— случайная составляющая основной погрешности средства измерений;

— случайная составляющая основной погрешности, обусловленная гистерезисом;

— объединение дополнительных погрешностей средства измерений, обусловленных действием влияющих величин и неинформативных параметров входного сигнала средства измерений (далее — влияющих величин);

— динамическая погрешность средств измерений, обусловленная влиянием скорости (частоты) изменения входного сигнала средства измерений;

— число дополнительных погрешностей.

В зависимости от свойств средств измерений данного типа и рабочих условий его применения отдельные составляющие модели I могут отсутствовать.

Число составляющих должно быть равно числу всех величин, существенно влияющих на погрешность средства измерений в реальных условиях применения.

1.2.1.1. Систематическую составляющую основной погрешности рассматривают как детерминированную величину для отдельного экземпляра средства измерений, но как случайную величину (процесс) на совокупности средств измерений данного типа. При расчете характеристик погрешности средства измерений в реальных условиях применения (и при расчете характеристик инструментальной составляющей погрешности измерений) составляющие и можно рассматривать как детерминированные величины или как случайные величины (процессы) в зависимости от того, какие известны характеристики реальных условий применения средства измерений и спектральные характеристики входного сигнала средства измерений.

Формула (2) представляет собой символическую запись объединения трех составляющих погрешности средства измерений в реальных условиях применения: — основная погрешность средства измерений (без разделения ее на составляющие, как в модели I).

В зависимости от свойств средства измерений данного типа и реальных условий его применения некоторые или все составляющие и (или) модели II могут отсутствовать.

Число составляющих должно быть равно числу всех величин, существенно влияющих на погрешность средства измерений в реальных условиях применения.

1.2.2.1. Модель II применима только для средств измерений таких типов, у которых случайная составляющая основной погрешности может считаться несущественной (пренебрежимо малой).

где — случайная составляющая основной погрешности от гистерезиса.

1.2.2.3. Если составляющие и настолько малы, что их можно не учитывать, т.е. , то модель II может быть применена и при наличии существенной случайной составляющей основной погрешности.

1.2.3. Характеристики составляющих моделей I и II — это MX средств измерений, используемые в целях, указанных в пп.1.1.2-1.1.4. В зависимости от принятой модели погрешности средства измерений MX относят к одной из двух групп:

1-я группа — MX, соответствующие модели I;

2-я группа — MX, соответствующие модели II.

1.2.4. Остальные MX средств измерений, установленные в настоящем стандарте, используют:

номинальную функцию преобразования измерительного преобразователя и номинальное значение меры — в целях, указанных в п.1.1.1;

неинформативные параметры выходного сигнала средства измерений — в целях, указанных в пп.1.1.2 и 1.1.4;

характеристики взаимодействия средства измерений с объектом измерений — в целях, указанных в пп.1.1.2-1.1.4.

1.3. Установление комплекса НМХ для средств измерений данного типа следует начинать с выбора модели погрешности средства измерений. При решении вопроса о том, какую из двух принятых моделей следует принять для погрешности средств измерений данного типа в реальных условиях применения, следует учитывать полную совокупность факторов (технических, экономических, возможность катастрофических последствий, угрозу для здоровья людей, ответственность решений, принимаемых по результатам измерений и т.п.), определяющих тяжесть последствий в случае, если действительная погрешность измерений при применении любого экземпляра средства измерений данного типа будет превышать значение, рассчитанное по НМХ средства измерений при использовании выбранной модели, а также учитывать свойства средств измерений данного типа.

1.4. Для применения при наиболее ответственных измерениях, когда ни в коем случае нельзя допускать, чтобы погрешность измерений хотя бы изредка превышала значение, рассчитанное по НМХ средства измерений, допускаются только такие средства измерений, случайная составляющая основной погрешности которых пренебрежимо мала, в соответствии с критериями существенности, установленными в разд.2. При нормировании комплекса MX таких средств измерений должна быть выбрана модель II их погрешности, т.е. комплекс НМХ должен состоять из НМХ 2-й группы. При этом по комплексу НМХ можно рассчитывать интервальные характеристики, установленные в МИ 1317-80, инструментальной составляющей погрешности измерений — такие интервалы погрешности, в которых погрешность находится с вероятностью, равной единице.

Модель II погрешности выбирается и для средств измерений, при применении которых в реальных условиях:

число таких составляющих их погрешности, которые должны быть введены в расчет по отдельности, мало (до трех), и случайная составляющая основной погрешности которых пренебрежимо мала;

инструментальная составляющая погрешности измерений может быть принята равной основной погрешности средства измерений, т.е. необходимость в объединении различных составляющих инструментальной составляющей погрешности измерений отсутствует.

В данном случае рассчитанный интервал погрешности будет представлять собой грубую оценку сверху искомой инструментальной составляющей погрешности измерений, охватывающую все возможные, в том числе весьма редко реализующиеся, значения погрешностей. Для подавляющего большинства измерений этот интервал будет существенно превышать интервал, в котором действительно будут находиться инструментальные составляющие погрешности измерений. Условие, что вероятность, с которой погрешность находится в данном интервале, должна быть равна единице, практически приводит к существенно завышенным требованиям к MX средств измерений при заданной требуемой точности измерений.

1.5. Если при применении средств измерений данного типа допускается, чтобы погрешность измерений изредка превышала значение, рассчитанное по НМХ средства измерений, то должна быть выбрана модель I погрешности средства измерений, т.е. комплекс НМХ должен состоять из MX 1-й группы. При этом по комплексу НМХ можно рассчитывать точечные и интервальные характеристики, установленные в МИ 1317-80 — интервалы, в которых инструментальная составляющая погрешности измерений находится с любой заданной вероятностью, близкой к единице, но меньше ее.

Читайте также:  Методы измерений показателей качества электроэнергии

В данном случае рассчитанный интервал будет охватывать не все возможные действительные значения инструментальной составляющей погрешности измерений, проводимых в реальных условиях применения средств измерений, данного типа. Однако подавляющее большинство возможных действительных значений инструментальной составляющей погрешности измерений будет этим интервалом охватываться. Малая часть возможных значений, не охватываемая данным интервалом, определяется задаваемым при расчете значением вероятности. Приближая значение вероятности (при расчете инструментальной составляющей погрешности измерений) к единице (но не принимая ее равной единице), можно получить оценки инструментальной составляющей погрешности измерений, достаточно достоверные в тех задачах, для решения которых проводят измерения. При этом требования, предъявляемые к MX средств измерений, будут близко соответствовать заданной требуемой точности измерений.

1.6. Для типов средств измерений, предназначенных для применения в самых различных целях, так что при применении разных экземпляров средств измерений данного типа последствия неверных измерений (когда погрешности измерений превышают допускаемое значение) будут по своей тяжести принципиально различными, выбор модели погрешности средства измерений и, соответственно, группы НМХ должен быть основан на следующих положениях.

1.6.1. Если по тяжести последствий можно выделить предпочтительные применения данного типа средств измерений, то выбирают соответствующие модель погрешности и группу НМХ. При этом возможны два случая:

а) выбрана модель I и нормируют MX 1-й группы. Тогда в НТД на средства измерений данного типа должно быть указано, что для экземпляров средств измерений, применяемых для целей, когда необходимо знать интервал, в котором инструментальная составляющая погрешности измерений находится с вероятностью, равной единице, потребителем данного экземпляра средства измерений должны быть определены его индивидуальные MX, соответствующие 2-й группе, по которым можно рассчитать указанный интервал;

б) выбрана модель II и нормируют MX 2-й группы. Тогда в НТД на средства измерений данного типа должны быть приведены в качестве справочных (не нормированных) данных MX 1-й группы.

1.6.2. Правильность выбранных моделей и справочных данных (п.1.6.1б) должны быть проверены при государственных приемочных испытаниях средств измерений по ГОСТ 8.001-80*.
_________________
* На территории Российской Федерации действуют ПР 50.2.009-94.

1.6.3. Если по тяжести последствий выделить предпочтительные для средств измерений данного типа применения не представляется возможным, то необходимо следовать правилу, указанному в п.1.6.1a.

1.7. В НТД на средства измерений данного типа, которые предназначены для применения в измерительных системах, следует нормировать комплексы, состоящие из MX 1-й группы, соответствующие модели I погрешности средств измерений.

Примечание. Для применения в измерительных системах, погрешность которых должна находиться в установленном интервале с вероятностью, равной единице, допускаются только такие средства измерений, случайная составляющая основной погрешности которых пренебрежимо мала, в соответствии с критериями существенности, установленными в разд.2. При нормировании комплекса MX таких средств измерений должна быть выбрана модель II их погрешности.

1.8. В НТД на средства измерений наряду с комплексом НМХ следует указывать, какие характеристики инструментальной составляющей погрешности измерений, аналогичные показателям точности измерений в МИ 1317-2004, можно рассчитывать с использованием MX средств измерений, нормированных в данном НТД.

1.9. При нормировании MX 1-й группы, т.е. когда за основу берут модель I погрешности средств измерений, метод расчета должен заключаться в статистическом объединении характеристик всех существенных составляющих модели I и составляющей , обусловленной взаимодействием средства измерений с объектом измерений. Такой же метод следует применять при расчете MX измерительных систем, в состав которых могут входить средства измерений данного типа.

1.10. При нормировании MX 2-й группы, т.е. когда за основу берут модель II погрешности средств измерений, метод расчета должен заключаться в арифметическом суммировании модулей наибольших возможных значений всех существенных составляющих инструментальной составляющей погрешности измерений. Эти наибольшие возможные значения представляют собой границы интервалов, в которых соответствующие составляющие находятся с вероятностью, равной единице.

1.11. Комплекс НМХ средств измерений, предназначенных для таких измерений, погрешность которых должна быть оценена экспериментально, а не путем расчета, должен обеспечивать только достижение цели, указанной в п.1.1.4.

1.12. Комплексы НМХ, устанавливаемые в НТД на средства измерений конкретных типов, должны быть рациональными.

2. Критерии рациональности комплексов НМХ средств измерений

2.1. Рациональный комплекс НМХ средств измерений должен включать в себя MX той группы по п.1.2.3, которая соответствует назначению и свойствам средств измерений данного типа (пп.1.3-1.7).

2.2. Рациональный комплекс НМХ средств измерений должен включать в себя характеристики всех составляющих модели I или II, существенных для средств измерений данного типа.

2.3. Критерии существенности различных составляющих погрешности средств измерений.

2.3.1. Систематическую составляющую основной погрешности (если принята модель I) принимают существенной во всех случаях; ее характеристики в соответствии с настоящим стандартом следует нормировать для средств измерений всех типов.

2.3.2. Случайную составляющую основной погрешности аналоговых средств измерений и ЦАП принимают существенной при одновременном выполнении двух неравенств:

где — среднее квадратическое отклонение случайной составляющей основной погрешности средства измерений;

— основание закона распределения случайной составляющей основной погрешности средств измерений, от гистерезиса — вариация при нормальных условиях;

— предел допускаемой систематической составляющей основной погрешности.

Если группы неравенств (3) или (4) не выполняются, то случайную составляющую основной погрешности средств измерений считают несущественной (пренебрежимо малой).

2.3.3. Случайную составляющую основной погрешности аналоговых средств измерений и ЦАП, обусловленную гистерезисом, принимают существенной при одновременном выполнении двух неравенств:

Если группы неравенств (4) или (5) не выполняются, то случайную составляющую основной погрешности средств измерений, обусловленную гистерезисом, считают несущественной (пренебрежимо малой).

2.3.4. Условие существенности вариации при нормировании характеристик основной погрешности аналоговых средств измерений и ЦАП в целом (без разделения ее на составляющие) следующее:

где — наибольшее возможное значение систематической составляющей основной погрешности средств измерений данного типа.

2.3.5. Для ЦИП и АЦП во всех случаях принимают существенной номинальную ступень квантования (номинальная цена единицы наименьшего разряда кода ). Номинальную ступень квантования определяют по формуле

где , — соответственно верхний и нижний пределы диапазона измерений;

— число возможных выходных кодов (показаний) на данном диапазоне.

В частном случае, при двоичном выходном коде, номинальная ступень квантования и номинальная цена единицы наименьшего разряда всегда равны друг другу. При двоично-десятичном выходном коде АЦП или при десятичном отсчетном устройстве ЦИП и могут быть не равны друг другу, причем всегда , где — целое число.

2.3.6. Случайную составляющую основной погрешности ЦИП и АЦП, обусловленную гистерезисом, в случае, если принята модель I основной погрешности, считают существенной при выполнении неравенства

2.3.7. Случайную составляющую основной погрешности ЦИП и АЦП в случае, если принята модель I основной погрешности, считают существенной при выполнении неравенства

2.3.8. Условие существенности вариации при нормировании характеристик основной погрешности ЦИП и АЦП в целом (без разделения ее на составляющие — модель II) следующее:

2.3.9. Если наибольшие возможные значения всех дополнительных погрешностей средства измерений в соответствии с рабочими условиями применения средства измерений данного типа соизмеримы, то все дополнительные погрешности принимают существенными при соблюдении неравенства

где — наибольшее возможное значение -й дополнительной погрешности в рабочих условиях применения средства измерений данного типа;

— наибольшее возможное значение погрешности средства измерений в рабочих условиях применения средства измерений данного типа;

— число дополнительных погрешностей в соответствии с рабочими условиями применения средства измерений данного типа;

— арифметическое суммирование модулей величин .

Если неравенство (11) не выполняется, то все дополнительные погрешности средства измерений принимают несущественными (дополнительные погрешности считают соизмеримыми, если их значения различаются не более чем на 30%).

2.3.10. Если среди всех дополнительных погрешностей в соответствии с рабочими условиями применения средства измерений данного типа имеются погрешности, меньшие или несоизмеримые с другими, принимают несущественными те меньшие дополнительные погрешности, которые входят в группу, удовлетворяющую неравенству

где — показывает, что в сумму входят меньшие, не соизмеримые с большими, погрешности;

— число дополнительных погрешностей, входящих в группу, удовлетворяющую неравенству (12).

2.3.11. Динамические погрешности принимают существенными при удовлетворении неравенства

где — наибольшее возможное значение динамической погрешности средств измерений в рабочих условиях применения средства измерений данного типа.

2.4. Для средств измерений, для которых в соответствии с их назначением и свойствами полные динамические характеристики не нормируют, следует нормировать частные динамические характеристики, если они имеют смысл для средства измерений данного типа.

2.5. Рациональный комплекс НМХ средств измерений должен включать в себя характеристику средства измерений, влияющую на составляющую (см.п.1.1.2), во всех случаях, когда в соответствии со свойствами и назначением средства измерений данного типа возможно взаимодействие средства измерений с объектом измерений, оказывающее влияние на инструментальную составляющую погрешности измерений.

Если нормирование данной характеристики для средства измерений какого-либо типа не представляется возможным, то в НТД должно быть указано, что эту характеристику для средства измерений данного типа не нормируют, но потребитель должен определить ее для каждого экземпляра средств измерений данного типа в соответствии с реальной методикой и условиями измерений.

2.6. Рациональный комплекс НМХ средств измерений должен включать в себя неинформативные параметры выходного сигнала средства измерений во всех случаях, когда выходной сигнал средства измерений характеризуется этими параметрами и когда, в соответствии с назначением средства измерений данного типа, эти параметры могут влиять на работоспособность устройства, включаемого на выход средства измерений.

2.7. При установлении комплексов НМХ средств измерений, удовлетворяющих требованиям настоящего стандарта, следует стремиться к тому, чтобы трудозатраты на контрольные испытания и поверку средств измерений были возможно меньшими при соблюдении требований к достоверности контрольных испытаний и поверки, установленных в разделе «Методы испытаний» НТД на средства измерений и в НТД на методику поверки средств измерений.

2.8. Комплексы НМХ средств измерений в настоящем стандарте установлены отдельно для следующих функциональных групп средств измерений:

меры, ЦАП, в том числе многозначные меры;

аналоговые и цифровые измерительные и регистрирующие приборы;

аналоговые и аналого-цифровые измерительные преобразователи, в том числе измерительные коммутаторы сигналов.

2.9. Если измерительный или регистрирующий прибор имеет выходной сигнал, несущий информацию об информативном параметре входного сигнала, т.е. может применяться как измерительный преобразователь, в комплекс НМХ, установленный для него, должны входить MX, нормируемые для соответствующего измерительного преобразователя.

2.10. Комплексы НМХ средств измерений указаны в табл.1-3.

Обязательность нормирования MX средств измерений

Источник