Тема 3. Статические и динамические характеристики измерительных каналов Содержание 1 Принципы выбора и нормирования метрологических характеристик средств измерений 2 Комплексы нормируемых метрологических характеристик средств измерений 3 Метрологическая надежность

1 Принципы выбора и нормирования метрологических характеристик средств измерений При использовании СИ принципиально важно знать степень соответствия информации об измеряемой величине, содержащейся в выходном сигнале, ее истинному значению. С этой целью для каждого СИ вводятся и нормируются определенные метрологические характеристики (MX). Метрологические характеристики это характеристики свойств средства измерений, оказывающие влияние на результат измерения и его погрешности. Характеристики, устанавливаемые нормативно-техническими документами, называются нормируемыми, а определяемые экспериментально действительными.. При разработке принципов выбора и нормирования средств измерений необходимо придерживаться ряда положений, изложенных ниже. 1. Основным условием возможности решения всех перечисленных задач является наличие однозначной связи между нормированными MX и инструментальными погрешностями. 2. Нормирование MX средств измерений должно производиться исходя из единых теоретических предпосылок. 3. Нормируемые MX должны быть выражены в такой форме, чтобы с их помощью можно было обоснованно решать практически любые измерительные задачи и одновременно достаточно просто проводить контроль СИ на соответствие этим характеристикам. 4. Нормируемые MX должны обеспечивать возможность статистического объединения, суммирования составляющих инструментальной погрешности измерений. 5. Нормируемые MX должны быть инвариантны к условиям применения и режиму работы СИ и отражать только его свойства. 6. Нормируемые MX, приводимые в нормативно-технической документации, отражают свойства не отдельно взятого экземпляра СИ, а всей совокупности СИ данного типа, т.е. являются номинальными.

Перечень нормируемых MX делится на шесть основных групп:

2 Комплексы нормируемых метрологических характеристик средств измерений При установлении комплекса нормируемых MX принята следующая модель инструментальной составляющей погрешности измерений: где символом > обозначено объединение погрешности СИ в реальных условиях его применения и составляющей погрешности Δint, обусловленной взаимодействием СИ с объектом измерений. Всю совокупность MX можно разбить на две большие группы. В первой из них инструментальная составляющая погрешности определяется путем статистического объединения отдельных ее составляющих (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. Первая модель выбирается, если допускается, что погрешность изредка превышает значение, рассчитанное по нормируемым характеристикам.

Для второй группы MX инструментальная погрешность определяется как арифметическая сумма наибольших возможных значений ее составляющих (модель 2) погрешности СИ: Модель 2 применима только для тех СИ, у которых случайная составляющая пренебре­жимо мала. Вопросы выбора MX достаточно детально регламентированы в ГОСТ , где приведены характеристики, которые должны нормироваться для названных выше групп СИ. Определение того, важна ли данная погрешность или нет, производится на основе критериев существенности, приведенных в ГОСТ

3 Метрологическая надежность Неметрологическим называется отказ, обусловленный причинами, не связанными с изменением метрологических характеристик средства измерений. Метрологическим называется отказ, вызванный выходом метрологических характеристик из установленных допустимых границ. Метрологическая исправность средства измерений – состояние СИ, при котором все нормируемые метрологические характеристики соответствуют установленным требованиям. Способность СИ сохранять установленные значения метрологических характеристик в течение заданного времени при определенных режимах и условиях эксплуатации называется метрологической надежностью. Стабильность СИ является качественной характеристикой, отражающей неизменность во времени его метрологических характеристик. Она описывается временными зависимостями параметров закона распределения погрешности. Безотказностью называется свойство СИ непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени. Долговечностью называется свойство СИ сохранять свое работоспособное состояние до наступления предельного состояния. Ремонтопригодность свойство СИ, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, восстановлению и поддержанию его работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта.

Свойство СИ сохранять значения показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности в течение и после хранения и транспортирования называется его сохраняемостью. Вероятность безотказной работы СИ P(t) это вероятность того, что в течение времени t нормированные MX не выйдут за допускаемые пределы, т.е. не наступит метрологический отказ. Наработкой называется продолжительность работы СИ, а наработкой до отказа продолжительность работы от начала эксплуатации до возникновения первого отказа. Ресурсом называется наработка СИ от начала его эксплуатации до перехода в предельное состояние. Ресурс представляет собой запас возможной наработки СИ. Момент наступления метрологического отказа может выявить только поверка СИ, результаты которой позволят утверждать, что отказ произошел в период времени между двумя последними поверками. Один из вариантов определения межповерочных интервалов по экономическому критерию приведен в рекомендации МИ "ГСИ. Методы определе­ния межповерочных и межкалибровочных интервалов средств измерений".