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:

D_instr=D_MI*D_int,

где символом * обозначено объединение погрешности D_MI средства измерений в реальных условиях применения и составляющей погрешности D_int, 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.

1.2.1. Модель I

(1)

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

D_{о s} - 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);

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

l - число дополнительных погрешностей.

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

Число l 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 D_оs 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 D_dyn 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.

1.2.2. Модель II

(2)

Формула (2) представляет собой символическую запись объединения трех составляющих погрешности средства измерений в реальных условиях применения: D_о - 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) D_dyn модели II могут отсутствовать.

Число l 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).

1.2.2.2. Основную погрешность D_о определяют по формуле

где - случайная составляющая основной погрешности от гистерезиса.

1.2.2.3. Если составляющие и D_dyn настолько малы, что их можно не учитывать, т.е. (D_MI)₂=D_o, 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, что 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.

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. 1.6.1 б) 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. 1.6.1 а.

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 по МИ 1317-80, 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 D_int, 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.