Что относится к метрологическим характеристикам средств измерений

Что относится к метрологическим характеристикам средств измерений

Государственная система обеспечения единства измерений

НОРМИРУЕМЫЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ

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

Дата введения 1986-01-01

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

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

1.1. 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.

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.

1.5. Рациональность комплекса НМХ проверяют при государственных приемочных испытаниях средств измерений по ГОСТ 8.001-80* и ГОСТ 8.383-80*. Эта проверка должна быть включена в программы государственных испытаний средств 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.

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

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.

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.

2.2.7. 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

2.4.1. Полная динамическая характеристика аналоговых средств измерений, которые можно рассматривать как линейные.

Полную динамическую характеристику выбирают из числа следующих (см. приложение 4):

импульсная переходная характеристика ;

амплитудно-фазовая характеристика ;

совокупность амплитудно-частотной и фазово-частотной характеристик;

2.4.2. Частные динамические характеристики аналоговых средств измерений, которые можно рассматривать как линейные.

К частным динамическим характеристикам относят любые функционалы или параметры полных динамических характеристик. Примерами таких характеристик являются:

значение амплитудно-частотной характеристики на резонансной частоте ;

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:

Источник

Что такое метрологические характеристики средств измерений?

Метрологические характеристики (MX) − это характеристики свойств средств измерений, оказывающих влияние на результаты и погрешности измерений, предназначенные для оценки технического уровня и качества СИ, для определения результатов измерений и расчетной оценки характеристик инструментальной погрешности измерений. Исходя из того, что оценка погрешности измерения, произведенная расчетным путем, практически сводится к суммированию ее различных составляющих, ГОСТ 8.009 устанавливает нормируемые MX такими, чтобы можно было проводить статистическое суммирование составляющих погрешности измерений (в том числе и составляющих погрешности средства измерений). В соответствии со стандартом нормируемые MX должны давать исчерпывающую характеристику всех метрологических свойств средства измерения: отражать определенные физические свойства СИ; служить основой для расчета некоторых производных характеристик, соответствующих различным критериям сравнения СИ между собой и легко контролироваться.

К метрологическим характеристикам относятся:

• характеристики, предназначенные для определения результатов измерений (функция преобразования измерительного преобразователя, значение однозначной или многозначной меры, цена деления шкалы прибора и др.);

• характеристики погрешности средств измерений (характеристики систематической ∆∑ и случайной ∆° составляющих погрешности СИ);

• характеристики чувствительности СИ к влияющим величинам (функция влияния ψ(ξ));

• динамические характеристики СИ, учитывающие их инерционные свойства;

• характеристики взаимодействия с объектами или устройствами на входе и выходе СИ;

• неинформативные параметры выходного сигнала, обеспечивающие нормальную работу устройств, подключенных к СИ.

Рассмотрим подробнее первую группу MX для шкальных измерительных приборов.

Длина деления шкалы − расстояние между осями (или центрами) двух соседних отметок (штрихов или точек) шкалы, измеренное вдоль воображаемой линии, проходящей через середины самых коротких отметок шкалы.

Цена деления шкалы − разность значений величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы средства измерений, которое вызывает перемещение подвижного элемента отсчетного устройства на одно деление.

Начальные и конечное значение шкалы − наименьшее и наибольшее значения измеряемой величины, которые могут быть отсчитаны по шкале средства измерения. Показание СИ − значение величины, определяемое по отсчетному устройству СИ и выраженное в принятых единицам этой величины.

Диапазон показаний − область значений шкалы прибора, ограниченная начальным и конечным значениями шкалы.

Диапазон измерений − это область значений величины, для которой нормированы допускаемые пределы погрешностей СИ.

Нижний и верхний пределы измерений − наибольшее и наименьшее значения диапазона измерений соответственно.

Чувствительность измерительного прибора − это отношение изменения сигнала ∆L на выходе ИП к вызывающему его изменению измеряемой величины ∆A, т.e. S = ∆L/∆A.

Подробнее о метрологических характеристиках, погрешностях средств измерений, а также с техникой непосредственных измерений и методами обработки результатов можно ознакомиться в специальной литературе.

Источник

РМГ 29-2013 ГСИ. Метрология. Основные термины и определения

7 Свойства и метрологические характеристики средств измерений

7.1 метрологическая характеристика (средства измерений); MX: Характеристика одного из свойств средства измерений, влияющая на результат измерений.

metrological characteristic of a measuring instrument

7.2 нормируемые метрологические характеристики (типа средства измерений); НМХ: Совокупность метрологических характеристик данного типа средств измерений, устанавливаемая нормативными документами на средства измерений.

rated metrological characteristics of a measuring instrument type

7.3 точностные характеристики (средства измерений): Совокупность метрологических характеристик средства измерений, влияющих на точность измерения.

accuracy characteristics of a measuring instrument

7.4 точность (средства измерений): Качество средства измерений, отражающее близость к нулю его погрешности.

accuracy of a measuring instrument

7.5 класс точности: Обобщенная характеристика данного типа средств измерений, как правило, отражающая их уровень точности и выражаемая точностными характеристиками средств измерений.

1 Класс точности обычно обозначается числом или символом, принятым по соглашению.

2 Класс точности дает возможность судить о значениях инструментальных погрешностей или инструментальных неопределенностей средств измерений данного типа при выполнении измерений.

3 Класс точности применяется и к материальным мерам.

7.6 погрешность средства измерений: Разность между показанием средства измерений и известным опорным (действительным) значением величины.

error (of indication) of a measuring instrument

7.7 предел допускаемой погрешности (средства измерений): Наибольшее значение погрешности средства измерений (без учета знака), устанавливаемое нормативным документом для данного типа средств измерений, при котором оно еще признается метрологически исправным.

7.8 систематическая погрешность средства измерений: Составляющая погрешности средства измерений, принимаемая за постоянную или закономерно изменяющуюся.

systematic error of a measuring instrument

7.9 случайная погрешность средства измерений: Составляющая погрешности средства измерений, изменяющаяся случайным образом.

random error of a measuring instrument

7.10 абсолютная погрешность средства измерений: Погрешность средства измерений, выраженная в единицах измеряемой величины.

absolute error of a measuring instrument

7.11 относительная погрешность средства измерений: Погрешность средства измерений, выраженная отношением абсолютной погрешности средства измерений к опорному значению измеряемой величины.

relative error of a measuring instrument

7.12 приведенная погрешность (средства измерений): Погрешность средства измерений, выраженная отношением абсолютной погрешности средства измерений к нормирующему значению величины.

1 Часто за нормирующее значение принимают максимальное значение диапазона измерений или разность между максимальным и минимальным значениями диапазона измерений.

2 Приведенную погрешность обычно выражают в процентах.

reduced error of a measuring instrument

7.13 основная погрешность (средства измерений): Погрешность средства измерений, применяемого в нормальных условиях.

intrinsic error of a measuring instrument

7.14 дополнительная погрешность (средства измерений): Составляющая погрешности средства измерений, возникающая дополнительно к основной погрешности вследствие отклонения какой-либо из влияющих величин от нормального ее значения или вследствие ее выхода за пределы нормальной области значений.

complementary error of a measuring instrument

7.15 статическая погрешность (средства измерений): Погрешность средства измерений, применяемого для измерения постоянной величины.

7.16 динамическая погрешность (средства измерений): Разность между погрешностью средства измерений в динамическом режиме и его статистической погрешностью, соответствующей значению величины в данный момент времени.

7.17 погрешность в контрольной точке: Погрешность средства измерений или измерительной системы для заданного значения измеряемой величины.

datum measurement error, datum error

7.18 погрешность нуля: Погрешность средства измерений в контрольной точке, когда заданное значение измеряемой величины равно нулю.

7.19 неопределенность измерений нуля: Неопределенность измерений, когда заданное значение измеряемой величины равно нулю.

1 Неопределенность измерений нуля связывается с нулевым показанием или показанием, близким к нулю, и охватывает интервал, для которого неизвестно, является ли измеряемая величина слишком малой, чтобы быть обнаруженной, или показание средства измерений вызвано только шумом.

2 Понятие неопределенность измерений нуля также применяется, когда при измерении получено различие для образца и фона.

null measurement uncertainty

7.20 погрешность меры: Разность между номинальным значением меры и опорным значением воспроизводимой ею величины.

7.21 инструментальное смещение: Разность между средним повторных показаний и опорным значением величины.

7.22 инструментальная неопределенность: Составляющая неопределенности измерений, обусловленная применяемым средством измерений или измерительной системой.

1 Инструментальную неопределенность, как правило, определяют при калибровке средства измерений или измерительной системы, за исключением первичного эталона, когда для этого используют иные подходы.

2 Инструментальную неопределенность используют при оценивании неопределенности измерений по типу В.

3 Информация, касающаяся инструментальной неопределенности, может быть приведена в спецификации средства измерений.

instrumental measurement uncertainty

7.23 показание: Значение величины, формируемое средством измерений или измерительной системой.

1 Показание часто представляется в виде позиции указателя на дисплее для аналоговых выходов, отображенного или напечатанного числа для цифровых выходов, кодовой комбинации для кодовых выходных сигналов или приписанного значения величины для материальных мер.

2 Показание и соответствующее значение измеряемой величины не обязательно являются значениями величин одного рода.

7.24 фоновое показание: Показание при условии, что представляющая интерес измеряемая величина не вносит вклад в это показание.

blank indication, background indication

7.25 диапазон показаний: Область значений шкалы измерительного прибора, ограниченная начальным и конечным значениями шкалы.

7.26 номинальный диапазон (показаний): Множество значений величины между округленными или приближенными начальным и конечным значениями шкалы, достижимыми при определенной регулировке средства измерений, и используемое для обозначения данной регулировки.

nominal indication interval, nominal interval

7.27 номинальный размах (показаний): Абсолютное значение разности между предельными значениями величины номинального диапазона показаний.

range of a nominal indication interval

7.28 номинальное значение величины: Округленное или приближенное значение величины, приписанное средству измерений, которым следует руководствоваться при его применении.

nominal quantity value, nominal value

7.29 действительное значение меры: Значение величины, приписанное мере на основании ее калибровки или поверки.

1 В состав первичного эталона единицы массы входит платиноиридиевая гиря с номинальным значением массы 1 кг, тогда как действительное значение ее массы составляет 1,000000087 кг, полученное в результате международных сличений с международным эталоном килограмма, хранящимся в Международном Бюро Мер и Весов.

conventional true value of a material measure

7.30 вариация, вызванная влияющей величиной: Разность показаний для данного значения измеряемой величины, обусловленная тем, что влияющая величина принимает последовательно два разных значения.

variation due to an influence quantity

7.31 вариация показаний (измерительного прибора): Разность показаний измерительного прибора в одной и той же точке диапазона измерений при плавном подходе к этой точке со стороны меньших и больших значений измеряемой величины.

7.32 время отклика (при скачкообразном воздействии): Интервал времени от момента, когда значение величины на входе средства измерений или измерительной системы скачкообразно изменяется до определенного уровня (значения), до момента, когда соответствующее показание средства измерений или измерительной системы достигает установившегося конечного значения и остается в заданных пределах.

step response time

7.33 инструментальный дрейф: Непрерывное или ступенчатое изменение показаний во времени, вызванное изменениями метрологических характеристик средства измерений.

7.34 диапазон измерений; рабочий диапазон: Множество значений величин одного рода, которые могут быть измерены данным средством измерений или измерительной системой с указанными инструментальной неопределенностью или указанными показателями точности при определенных условиях.

1 В некоторых областях используют термин измерительный интервал или интервал измерений.

2 Нижнюю границу диапазона измерений не следует путать с пределом обнаружения.

measuring interval, working interval

7.35 разрешение: Наименьшее изменение измеряемой величины, которое является причиной заметного изменения соответствующего показания.

1 В РМГ 29-99 использовался термин разрешение средства измерения: характеристика средства измерений, выражаемая наименьшим интервалом времени между отдельными импульсами или наименьшим расстоянием между объектами, которые фиксируются прибором раздельно.

2 Разрешение может зависеть, например, от шума (собственного или внешнего) или трения. Оно может также зависеть от значения измеряемой величины.

7.36 разрешающая способность измерительного прибора: Наименьшая разность между показаниями, которая может быть заметно различима.

resolution of a displaying device

1 Термин широко применяется в области количественного химического анализа, где часто по умолчанию принимают значения и равными 0,05.

2 Термины чувствительность и порог чувствительности не следует использовать для предела обнаружения.

detection limit, limit of detection

7.38 избирательность: Свойство средства измерений или измерительной системы, применяемой согласно установленной методике измерений для получения измеренных значений одной или нескольких измеряемых величин, заключающееся в независимости значений этих величин друг от друга и от влияющих величин объекта измерения.

1 Способность измерительной системы для ионизирующего излучения реагировать на данное излучение при измерении в присутствии постороннего излучения.

2 Способность измерительной системы измерять молярную концентрацию креатинина в плазме крови по методу Яффе без влияния со стороны глюкозы, урата, кетона и белков.

selectivity of a measuring system, selectivity

7.39 чувствительность (средства измерений): Отношение изменения показаний средства измерения к вызывающему его изменению измеряемой величины.

sensitivity of a measuring system, sensitivity

7.40 порог чувствительности (средства измерений): Наименьшее значение изменения величины, начиная с которого может осуществляться ее измерение данным средством измерения.

1 Если самое незначительное изменение массы, которое вызывает перемещение стрелки весов, составляет 10 мг, то порог чувствительности весов равен 10 мг.

2 Порог чувствительности может зависеть от шума и значения измеряемой величины.

3 Кроме терминов, указанных в 7.39 и 7.40, на практике применяют также термины: реагирование и порог реагирования, подвижность средства измерений и порог подвижности, срабатывание и порог срабатывания. Иногда применяют термин пороговая чувствительность. Это свидетельствует о том, что терминология для выражения понятий, связанных со свойствами средства измерений реагировать на малые изменения измеряемых величин, еще не устоялась.

4 В VIM3 [1] используется термин порог реагирования: наибольшее изменение значения измеряемой величины, не вызывающее заметного изменения соответствующего показания.

7.41 зона нечувствительности средства измерений; мертвая зона: Диапазон значений измеряемой величины, в пределах которого ее изменения не вызывают значимого изменения показания средства измерений

7.42 условия стабильности измерений: Условия измерений, при которых метрологические характеристики, установленные при калибровке средства измерений или измерительной системы, сохраняются в процессе эксплуатации.

steady state condition

7.43 нормальные условия (измерений): Условия измерений, предписанные для оценивания характеристик средства измерений или измерительной системы или для сравнения результатов измерений.

1 Нормальные условия измерений характеризуются нормальной областью значений влияющих величин. Нормальные условия измерений устанавливаются в нормативных документах на средства измерений конкретного типа или при их поверке (калибровке).

2 Погрешность средства измерений в нормальных условиях называют основной погрешностью средства измерений.

3 Нормальные условия относятся к условиям измерений, при которых установленная инструментальная неопределенность или погрешность будет наименьшей.

4 В VIM3 [1] при установлении нормальных условий приводится также область значений измеряемой величины.

reference operating condition; reference condition

7.44 нормальное значение (влияющей величины): Значение влияющей величины, к которому приводятся результаты измерений одной и той же величины, выполненные в разных условиях.

7.45 нормированные условия измерений; рабочие условия измерений: Условия измерений, которые должны выполняться во время измерения для того, чтобы средство измерений или измерительная система функционировали в соответствии со своим назначением.

1 Нормированные условия измерений характеризуются рабочей областью значений влияющих величин.

2 Составляющая погрешности средства измерений, возникающая дополнительно к основной погрешности вследствие выхода влияющих величин за пределы нормальной области значений называют дополнительной погрешностью.

3 В VIM3 [1] при установлении нормированных условий измерений устанавливается также область значений измеряемой величины.

rated operating condition

7.46 предельные условия (измерений): Условия измерений, характеризуемые экстремальными значениями измеряемой и влияющих величин, которые средство измерений или измерительная система может выдержать без разрушений и ухудшения метрологических характеристик, если они впоследствии будут использоваться в своих нормированнных условиях измерения.

limiting operating condition

7.47 метрологическая исправность (средства измерений): Состояние средства измерений, при котором все его нормируемые метрологические характеристики соответствуют установленным требованиям.

7.48 метрологическая надежность (средства измерений): Надежность средства измерений, в части сохранения его метрологической исправности.

7.49 метрологический отказ (средства измерений): Выход метрологической характеристики средства измерений за установленные пределы.

7.50 стабильность (средства измерений): Свойство средства измерений, отражающее неизменность во времени его метрологических характеристик.

1 Указанием длительности интервала времени, за который метрологическая характеристика изменилась на установленное значение.

2 Указанием изменения характеристики за установленный интервал времени, что часто называют нестабильностью средства измерений.

stability of a measuring instrument, stability

Источник