Суханова Анастасия гр Классификация средств измерений. 2.Метрологические характеристики СИ. 3.Классы точности. 4.Выбор средств измерений. - презентация

1 Суханова Анастасия гр.332

2 2 1. Классификация средств измерений. 2. Метрологические характеристики СИ. 3. Классы точности. 4. Выбор средств измерений.

3 3 МИ Кодификатор групп средств измерений Виды средств измерений По степени универсальности По назначению По измеряемым величинам По РМГ По связи с объектом По режиму работы По характеру использования По виду регистрации сигнала По виду выходного сигнала По степени автоматизации и По виду преобразован ия сигнала По виду приема передачи информации По виду шкалы По поверочной схеме По виду оценки параметров Показывающие Регистрирующие Самописцы Печатающие Аналоговые Цифровые Аналогово- цифровые Неавтоматизирова нные Автоматизированн ые Автоматические Прямого действия Сравнения Интегрирующие Одноканальные Многоканальные С равномерной шкалой С неравномерной шкалой С нулевой отметкой внутри шкалы С нулевой отметкой на краю или вне шкалы Рабочие Образцовые Рабочие эталоны Специализированные Универсальные Допусковые Измерительные Комбинированные Диагностические Прогнозирующие Контрольные Испытательные Механические Гидравлические Пневматические Акустические Электрические Электронные Прочие и комбинированные Измерительные системы Измерительные установки Измерительные приборы Измерительные преобразователи Встроенные Внешние Динамические Статические Лабораторные Технические

4 4 Средства измерений Меры ФВ Средства сравнения Измерительные преобразователи Измерительные приборы Измерительные установки Измерительные системы Информационные ИСКонтролирующие ИСУправляющие ИС Измерительно- вычислительные ИС

5 По метрологическому назначению 5 Рабочие СИ Средства измерений эталоны лабораторные производственные полевые первичный вторичный Рабочий (разрядный)

6 Метрологическая характеристика средства измерения это характеристика одного из свойств средства измерения, влияющая на результат измерения и на его погрешность. Метрологические характеристики, устанавливаемые нормативно - техническими документами, называют нормируемыми метрологическими характеристиками, а определяемые экспериментально действительными метрологическими характеристиками. Перечень метрологических характеристик, правила выбора комплекса нормируемых метрологических характеристик для средств измерений и способы их нормирования изложены в ГОСТ « ГСИ. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений ». 6

7 метрологические показатели Длина деления шкалы это расстояние между серединами двух соседних отметок ( штрихов, точек и т. п.) шкалы. Цена деления шкалы это разность значений величин, соответствующих двум соседним отметкам шкалы ( у микрометра она равна 0,01 мм ). Градуировочная характеристика зависимость между значениями величин на выходе и входе средства измерений. Диапазон показаний область значений шкалы, ограниченная конечным и начальным значениями шкалы, то есть наибольшим и наименьшим значениями измеряемой величины. 7

8 Диапазон измерений область значений измеряемой величины, в пределах которой нормированы допускаемые пределы погрешности средства измерения. Чувствительность прибора отношение изменения сигнала на выходе измерительного прибора к изменению измеряемой величины ( сигнала ) на входе. Так, если изменение измеряемой величины составило Δ d = 0,01 мм, что вызвало перемещение стрелки показывающего устройства на Δ l = 10 мм, то абсолютная чувствительность прибора составляет S = Δ l/ Δ d = 10/0,01 = Для шкальных измерительных приборов абсолютная чувствительность численно равна передаточному отношению. 8

9 Вариация ( нестабильность ) показаний прибора алгебраическая разность между наибольшим и наименьшим результатами измерений при многократном измерении одной и той же величины в неизменных условиях. Стабильность средства измерений свойство, выражающее неизменность во времени его метрологических характеристик ( показаний ). 9

10 10

11 Класс точности обобщенная характеристика точности СИ. В соответствии с ГОСТ « ГСИ. Классы точности средств измерений. Общие требования », классы точности устанавливаются для СИ, у которых погрешность нормируется в виде пределов допускаемой основной и дополнительных погрешностей. Классы точности присваиваются СИ при их разработке по результатам метрологической аттестации и подтверждаются ( или не подтверждаются ) при периодических поверках СИ в процессе эксплуатации. 11

12 Способ выражения предела допускаемой основной погрешности определяется назначением СИ и характером изменения погрешности в пределах диапазона измерения. 1. СИ, для которых преобладает аддитивная составляющая погрешности ; 2. СИ, для которых преобладает мультипликативная составляющая погрешности ; 3. СИ, для которых необходимо учитывать обе ( аддитивную и мультипликативную ) составляющие погрешности. 12

13 1 В группе СИ, для которых преобладает аддитивная составляющая погрешности, предел допускаемой абсолютной погрешности : ΔХ =± а, где а = const. В ряде случаев оказывается удобно нормировать предел допускаемой абсолютной основной погрешности. Класс точности в этом случае принято обозначать путем указания числа а ( как, например, для микрометра ± а = 0,01 мм ) либо в виде условных обозначений, в качестве которых используют римские цифры или прописные буквы латинского алфавита. Причем классам точности, которым соответствуют меньшие пределы допускаемых погрешностей, должны соответствовать меньшие цифры или буквы, находящиеся ближе к началу алфавита. 13

14 Если СИ имеют разные диапазоны измерений или являются многопредельными, то более удобно нормировать предел допускаемой основной приведенной погрешности γ и выражать его в процентах : где N нормирующее значение. 14

15 Нормирующее значение выбирается в зависимости от особенностей конкретного СИ. В соответствии с ГОСТ нормирующее значение принимают равным : конечному значению шкалы прибора Х К для СИ с равномерной шкалой, практически равномерной и степенной шкалой, если нулевая отметка находится на краю или вне шкалы ( например, для амперметра со шкалой A, N = X K = 10 А ); сумме конечных значений шкалы прибора ( без учета знаков ), если нулевая отметка находится внутри шкалы ( например, для миллиамперметра со шкалой мА, N = X Kl + Х К 215 = = 150 мА ); 15

16 номинальному значению измеряемой величины, если таковое установлено ( например, для частотомера, предназначенного для контроля частоты питающей сети со шкалой Гц, N = Х ном = 50 Гц ); длине шкалы ( выраженной в мм ), если шкала имеет резко сужающиеся деления ( логарифмические, гиперболические шкалы, как, например, шкала омметра ). Для приборов со шкалой, градуированной в единицах ФВ, для которой принята шкала с условным нулем ( например, для приборов, измеряющих температуру в градусах Цельсия ), нормирующее значение принимается равным разности конечного и начального значений шкалы ( т. е. диапазону измерений N = X K - X H ). 16

17 Конкретное значение приведенной погрешности для присвоения СИ класса точности следует выбирать из ряда предпочтительных чисел, регламентированного ГОСТ ( выбирается ближайшее число со стороны больших значений ). Класс точности указывается в технической документации на СИ и в виде условного обозначения наносится на шкалу или корпус измерительного прибора. Если для СИ нормируется предел допускаемой основной приведенной погрешности, то условное обозначение класса точности представляет собой само число γ, выраженное в процентах ( например, 0,5 или 2,0). 17 2,0 4,0 Для СИ с резко нелинейной шкалой (когда нормирующее значение N равно длине шкалы) условное обозначение класса точности имеет вид

18 2. В группе СИ, для которых преобладает мультипликативная составляющая погрешности, предел допускаемой абсолютной погрешности можно записать в следующем виде : ΔХ = ± bХ, где b положительное число, не зависящее от X. Переходя к относительным погрешностям : 18

19 Для СИ этой группы числовое значение b, выраженное в процентах, выбирается из того же ряда предпочтительных чисел и указывается в технической документации в качестве класса точности. Условное обозначение класса точности на шкале или на корпусе прибора имеет вид, например 19 1,02,5

20 3 В группе СИ, для которых необходимо учитывать как аддитивную, так и мультипликативную составляющие погрешности, предел допускаемой абсолютной погрешности можно выразить в виде суммы двух членов : ΔХ = ±( а + b Х ), Где X значение измеряемой величины ; а и b положительные числа, не зависящие от X. Предел допускаемой основной погрешности для приборов этой группы нормируется по величине приведенной погрешности. Нормирующей величиной является конечное значение шкалы Х К, но приведенная погрешность определяется в двух точках шкалы : при Х = О ( начальная отметка шкалы ) и при Х = Х К ( конечная отметка шкалы ). 20

21 21 Приведенная погрешность для любой точки шкалы (в процентах) где γ н приведенная погрешность в начале шкалы; γ к приведенная погрешность в конце шкалы.

22 Числовые значения γ н и γ к, выраженные в процентах, выбираются из ряда чисел, регламентированных ГОСТом, и приводятся в технической документации в качестве класса точности СИ, имеющего аддитивную и мультипликативную составляющие погрешности. Условное обозначение класса точности на шкале или на корпусе прибора имеет вид дроби 22

23 Для средств измерения этой группы предел допускаемой основной абсолютной и предел допускаемой основной относительной погрешностей можно записать 23

24 1. Выбор СИ по коэффициенту уточнения. Это самый простой способ, предусматривающий сравнение точности измерения и точности изготовления объекта контроля. Здесь предусматривается введение коэффициента уточнения К Т ( коэффициента закона точности ) при известном допуске Т и предельном значении [ Δизм ] погрешности измерения В соответствии с ГОСТ значения пределов допускаемый погрешностей [ Δ изм ] для линейных размеров задаются в зависимости от допусков и квалитета ( по таблицам ) как [ Δизм ]=(0,20-0,35) Т = ρТ 24

25 Для линейных размеров указанное соотношение между [ Δ изм ] и Т от 20 до 35% соответствует К Т =2,5-1,4. При выборе СИ по величине К Т необходимо иметь соответствующие справочные данные о погрешностях конкретных СИ. Если измеряемый размер попадает в стандартизированный ГОСТ интервал 0…500 мм, то используют среднее значение Кт. ср =(2,5+1,4)/2, а предел основной допускаемой погрешности СИ находят как Затем по таблицам выбирают ближайшее СИ с такой погрешностью. 25

26 2. Выбор СИ по принципу безошибочности контроля предполагает предварительную оценку вероятности ошибок первого и второго рода. Оценивают ( или обосновано задают ) законы распределения контролируемого параметра и погрешности измерения. Задают соответствующие вероятности ошибок первого и второго рода. По таблицам ( справочные данные ) находят соответствующее значение коэффициента уточнения К Т. При известном допуске на параметр выбирают СИ по таблицам. 26

27 3. Выбор СИ с учетом безошибочности контроля и его стоимости осуществляется как метод оптимизации по критериям точности ( классу точности γ или абсолютной предельной погрешности Δси ) СИ, его стоимости Сси и достоверности измерения. 4. Выбор СИ по технико - экономическим показателям является предпочтительным при эксплуатационном контроле ТС, поскольку позволяет принять во внимание как метрологические характеристики СИ, так и технико - экономические показатели эксплуатации самой ТС с учетом её ресурса, межконтрольной наработки, издержки на ТО и ремонт. В основу метода положен критерий оптимизации точности измерения, устанавливающий связь между точностью и удельными издержками на контрольно - диагностические операции с учетом дополнительных ТО и ремонтов ТС из - за погрешностей в оценке параметров её технического состояния. 27

28 Спасибо за внимание ! 28