сновные конструктивные элементы и

погрешность средства измерений

Конструкция любого СИ определяется принципом и методом измерений, принятых при его разработке.

Принцип измерений — физическое явление (эффект), положенное в основу измерений.

Метод измерений — прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений.

Практическая реализация принципа и метода приводит к созданию измерительной цепи СИ — совокупности элементов СИ, образующих непрерывный путь прохождения измерительного сигнала одной физической величины от входа до выхода.

Для восприятия значений измеряемой величины необходимо иметь возможность произвести отсчет показаний СИ. Значение величины устанавливается по шкале СИ. Промежуток между двумя соседними отметками шкалы называется делением шкалы, а соответствующая ему сновные конструктивные элементы и разность значений измеряемой величины — ценой деления. Наименьшее значение измеряемой величины, которое может быть отсчитано по шкале средства измерений, называется начальным значением шкалы, а наибольшее — конечным. Разность между ними представляет собой диапазон показаний средства измерений.

Погрешность средства измерений представляет собой разность между показаниями средства измерений и истинным (действительным) значением измеряемой физической величины.

По форме выражения погрешности СИ можно подразделить на абсолютные, относительные и приведенные.

Для сопоставления СИ по точности или для выражения погрешности какой-либо характерной точки диапазона измерений удобно пользоваться приведенной погрешностью, которая представляет собой отношение абсолютной погрешности к условно принятому, нормирующему значению измеряемой величины (например, к диапазону измерений или верхнему сновные конструктивные элементы и пределу диапазона измерений и т.п.).

Измерение — это совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, которые обеспечивают нахождение соотношения (в явном или неявном виде) измеряемой величины с ее единицей и получение значения данной величины.

Результат измерения представляет собой конечный продукт некоего производственного процесса, имеющего, как и любая другая продукция, собственные показатели качества. С учетом того, что речь идет об измерительном процессе, важнейшим показателем качества является точность полученного результата.

Под точностью результата измерения понимают одну из его характеристик, отражающую близость погрешности измерения к нулю.

Погрешность результата измерения — это отклонение результата измерений от истинного значения измеряемой величины. Так сновные конструктивные элементы и как истинное значение может быть получено только в результате бесконечного процесса измерений и требует непрерывного совершенствования методов и СИ, то оно всегда остается неизвестным. В практических целях вместо истинного значения используется действительное значение измеряемой величины, т.е. значение, полученное экспериментальным путем и настолько близкое к истинному, что в рамках поставленной измерительной задачи оно может быть использовано вместо него. Таким образом, погрешность измерения может быть выражена зависимостью:



∆Х= Хизм- Хд, (2)

где Хизм — измеренное значение величины;

Хд — действительное значение величины.

Значение ∆Х получило название абсолютной погрешности измерения. Абсолютная погрешность измерения выражена в единицах измеряемой величины. К сожалению, судить по значению абсолютной погрешности сновные конструктивные элементы и о качестве измерения нельзя. Действительно, если известно, что погрешность измерения составляет ±1 мм, то оценить его качество затруднительно. Необходимо сопоставить значение абсолютной погрешности и значение измеренной величины. Эта задача решается введением понятия относительной погрешности измерения. Относительная погрешность измерения рассчитывается как отношение абсолютной погрешности к действительному (или измеренному) значению величины. Относительную погрешность выражают в долях единицы или в процентах в соответствии с зависимостью:

δ = ∆Х / Х или δ = ∆Х / Х · 100% (3)

По закономерности появления погрешности делятся на систе­матические и случайные. При этом, как правило, самостоятельного значения они не имеют, а рассматриваются в качестве составляющих собственно погрешности измерения.

Систематической погрешностью измерения называется составляющая погрешности сновные конструктивные элементы и результата измерения, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же физической величины.

Рекомендациями МИ 1317—86 «ГСИ. Результаты и характеристики погрешности измерений. Формы представления. Способы использования при испытаниях образцов и контроле их параметров» установлено, что в качестве характеристик систематической погрешности измерения целесообразно использовать среднее квадратическое отклонение неисключенной систематической составляющей или границы, в которых неисключенная систематическая составляющая находится с заданной вероятностью (в том числе и с вероятностью, равной единице). Первая характеристика получила название точечной; вторая — интервальной.

При проведении измерений принято вводить поправки в результаты и исключать систематическую составляющую погрешности измерения. Однако всегда остаются погрешности вычисления и погрешности в сновные конструктивные элементы и определении значения самих поправок, а также систематические составляющие, ввести поправки на величину которых не представляется возможным ввиду их малости. Поэтому считается, что результат всегда содержит систематическую составляющую погрешности измерения, которую называют неисключенной.

Случайной погрешностью измерения называется составляющая погрешности, изменяющаяся случайным образом (по знаку и значению) при повторных измерениях одной и той же физической величины, проведенных с одинаковой тщательностью.

В качестве характеристик случайной составляющей погрешности используются ее среднее квадратическое отклонение и (при необходимости) нормализованная автокорреляционная функция.

Для характеристики погрешности измерений кроме характеристик случайной и систематической составляющих используются среднее квадратическое отклонение и границы, в пределах которых погрешность измерений находится с заданной сновные конструктивные элементы и вероятностью. Если интервал ограничен наибольшим и наименьшим значениями погрешности измерений, а истинное значение погрешности находится внутри него с заданной вероятностью, то этот интервал называется доверительным интервалом, а вероятность — доверительной вероятностью.

5.3. Нормируемые метрологические характеристики СИ

Принципы выбора МХ СИ правила их нормирования в зависимости от особенностей конструкции СИ в ГСИ установлены ГОСТ 8.009 «Нормируемые метрологические характеристики СИ» . В основу выбора номенклатуры нормируемых метрологических характеристик (НМХ) СИ положен характер модели погрешности СИ в реальных условиях его применения. При этом рассматриваются только те вопросы, которые связаны с составляющей погрешности измерений, обусловленной свойствами применения СИ и называемой инструментальной составляющей погрешности измерений. Необходимым условием оценки инструментальной сновные конструктивные элементы и составляющей погрешности измерений при этом является информация о МХ СИ, а также наличие связи между MX СИ и инструментальными составляющими погрешности измерений.

Сведения о MX СИ, как правило, получают из НД, распространяющихся на СИ, либо из специальных исследований. Для правильного выбора номенклатуры MX, нормирования и установления формы представления MX в нормативной документации указанный ГОСТ 8.009 рекомендует правила, для реализации которых должны обеспечиваться определенные условия, важнейшими из которых являются:

1.СИ должно обладать свойством линейности.

2.Для конкретных видов или типов (т.е. совокупности приборов, а не для индивидуальных образцов) устанавливается комплекс нормируемых МХ, отражающих инструментальные свойства СИ.

3.Комплекс MX должен быть оптимальным сновные конструктивные элементы и с точки зрения правильности описания свойств СИ и трудоемкости контроля каждой MX.

4. Установленные MX должны позволять статистическое объединение всех составляющих погрешностей СИ, отражаемых этими характеристиками, как случайными величинами.

С учетом перечисленных требований в ГОСТ 8.009 принят следующий комплекс нормируемых МХ:

- характеристики систематической и случайной составляющих погрешности СИ, спектральная плотность случайной составляющей и для целей контроля — наибольшее допускаемое значение систематической составляющей погрешности СИ;

- функции влияния воздействующих величин на метрологические характеристики СИ;

- характеристики СИ, отражающие динамические свойства СИ, связанные с временем установления показаний, амплитудно-частотной (фазово-частотной) характеристикой, оценкой искажений любых переменных сигналов, поступающих на вход измерительного прибора;

- характеристики СИ, отражающие их сновные конструктивные элементы и потенциальную способность к взаимодействию с подключенными к ним объектами измерений или другим СИ;

- неинформативные параметры выходного сигнала СИ, определяющие рабочую область значений параметров выходного сигнала, необходимую для оценки возможности подключения измерительных устройств к выходу СИ.

Анализируя возможности применения положений рассматриваемого стандарта к нормированию МХ геодезических CИ с учетом конструктивных их особенностей и условий применения, прежде всего необходимо констатировать следующее.

1. Геодезические CИ применяются, как правило, в статическом режиме.

2. Взаимодействие геодезических CИ в процессе эксплуатации с другими приборами и оборудованием не предусматривается, т. е. геодезические СИ, за редчайшим исключением, применяются раздельно.

3. При проектировании геодезических CИ, при их испытаниях и поверке, а сновные конструктивные элементы и также при разработке МВИ, равно как и при оценке результатов геодезических измерений из уравнительных вычислений или иной математической их обработки, не принято выделять основную и дополнительную погрешности прибора. В геодезической практике оперируют суммарными погрешностями измерений в рабочих условиях применения СИ (т. е. без выделения погрешности в нормальных условиях применения). В тех же случаях, когда МХ СИ изменяются в зависимости от изменения факторов внешних воздействий, определяются поправки в результаты измерений, благодаря чему погрешности измерений практически остаются неизменными в разных условиях эксплуатации приборов.

4. Статистическое объединение отдельных инструментальных составляющих погрешности измерений не всегда вызывается для геодезических СИ острой необходимостью сновные конструктивные элементы и из-за излишнего усложнения методики нормирования MX и неоправданного удорожания методики контроля и оценки погрешности измерения СИ.

В связи с указанными обстоятельствами положения ГОСТ 8.009 к геодезическим СИ можно применить лишь частично, а именно в отношении первой и частично второй групп погрешностей из пяти отмеченных выше. Кстати, ГОСТ 8.009 допускает в обоснованных случаях, на которые не распространяется стандарт, применение традиционно сложившихся методов нормирования MX.

В геодезической практике принято погрешности (ошибки) измерительных приборов подразделять на систематические θ и случайные δ. Большая часть геодезических СИ относится к показывающим или регистрирующим приборам, применяемым без подключения дополнительных устройств на их входах или выходах (за исключением блоков питания), при этом сновные конструктивные элементы и измерения проводятся, как правило, в статическом установившемся режиме.

Конструкции геодезических приборов приспособлены к условиям эксплуатации, характеризующимся широким спектром внешних воздействующих факторов, с обеспечением возможности контроля результатов, диагностики метрологических и функциональных отказов, регулировки (юстировки) деталей и сборочных единиц с целью восстановления основных геометрических, механических, оптических, электрических требований, заложенных в структурной схеме СИ.

В геодезической практике приходится считаться и с систематическими, и со случайными погрешностями измерений.

В качестве основной метрологической характеристики в геодезии принята оценка среднего квадратического отклонения σ2 = М(Δ).

Для вычисления значений σ при обработке результатов измерений обычно пользуются формулами вычисления СКО по уклонениям от истинного значения или от среднего сновные конструктивные элементы и значения измеряемой величины.

Погрешность Δ нередко называют полной или суммарной погрешностью средства измерений, а ее отдельные составляющие δ и θ характеризуют случайные и систематические влияния на результаты измерений применяемым прибором.

В этом случае формула для σ будет иметь вид:

. (4)

Для вычисления значения σ при обработке результатов измерений обычно пользуются приближенными формулами:

(5)

, (6)

где i=l,…,n; n – количество измерений одной и той же величины;

Случаи, когда точное значение измеряемой величины L известно, характерны для метрологической практики (испытания, поверка, сертификация, метрологическая аттестация). В геодезической практике чаше используется формула вычисления СКО по уклонениям от среднего значения.

Для решения задачи правильного нормирования МХ СИ необходимо четко сформулировать цели этой процедуры сновные конструктивные элементы и, среди которых важно установить следующие:

- выделение требуемых метрологических свойств у однотипных СИ;

- возможность объективного оценивания инструментальных погрешностей;

- возможность по отдельным составляющим предрасчета суммарных погрешностей измерительных приборов, что имеет важное значение для построения программы поверочных работ;

- сопоставимость MX для СИ аналогичного назначения;

- реализуемость норм погрешностей определения MX СИ при проведении поверочных работ;

- возможность унификации обозначений MX для разных СИ.

Поскольку СИ применяются индивидуально, установленные нормы должны быть адекватны MX каждого поверяемого экземпляра СИ данного конкретного типа.

При нормировании МХ геодезических СИ принято придерживаться некоторых правил, которые сводятся к следующему:

- регламентировать следует все свойства СИ, вносящие свой вклад в общую сновные конструктивные элементы и погрешность измерений;

- все свойства нормируются не только по отдельности, но и при их взаимодействии (для контроля);

- методика нормирования должна быть ориентирована на обеспечение возможности экспериментальной проверки каждого экземпляра СИ, при этом контроль должен быть простым и реализуемым не только в лабораторных, но по возможности и в полевых условиях;

- действующие нормы MX должны служить основанием для принятия решения в отношении СИ, которые по результатам поверки либо юстируют, либо ремонтируют, либо признают пригодными для измерений (с введением поправок или без них), либо изымают из обращения.

Основные МХ СИ характеризуются суммарной погрешностью, ее систематическими и случайными составляющими; погрешности СИ могут быть представлены пределами сновные конструктивные элементы и допускаемых значений, средними квадратическими значениями (СКО, СКП), математическими ожиданиями, а также интервалами значений, внутри которых искомая погрешность находится с заданной доверительной вероятностью.

В метрологии под пределом допускаемой погрешности понимают наибольшее значение погрешности СИ, устанавливаемое НД, при котором оно может быть признано годным к применению. При этом предел допускаемой погрешности может быть выражен в следующей форме:

- конкретного числового значения Δ = ±а (7);

- линейной зависимости вида Δ = а + bх (8);

- функциональной зависимости Δ =f(x) (9).

Все перечисленные разновидности погрешностей СИ для совокупности однородных СИ в ГОСТ 8.009 рассматриваются как случайные погрешности. Поскольку для большинства геодезических СИ влияние случайной составляющей на результат измерений существенно, нецелесообразно нормировать ее автокорреляционную сновные конструктивные элементы и функцию, достаточно предусмотреть оценку среднего квадратического отклонения случайной составляющей σδ.

Функции влияния для геодезических СИ, как правило, не применяют; параметры воздействующих факторов либо вводят в рабочие формулы, исключают их методически (например, при наличии зависимости угла i нивелира от температуры, ужесточают допуск на неравенство плеч на станции).

Комплекс нормируемых MX, установленный в НД на конкретный тип СИ, считается рациональным, если по результатам его испытаний подтверждено, что этот комплекс достоверно и объективно описывает метрологические свойства данного СИ.

5.4. Инструментальные погрешности геодезических СИ

Исследование инструментальных погрешностей геодезических приборов — одно из традиционных направлений геодезической метрологии.

Инструментальные погрешности геодезических СИ состоят из отдельных составляющих, зависящих от свойств сновные конструктивные элементы и конструкции прибора, применяемых элементов и материалов, характера взаимодействия с внешней средой и объектами измерений, способности измерительных элементов прибора различать малые изменения измеряемых величин во времени и в пространстве.


documentarxambx.html
documentarxatmf.html
documentarxbawn.html
documentarxbigv.html
documentarxbprd.html
Документ сновные конструктивные элементы и