Рассмотрим некоторые особенности основных видов средств измерений.
Аналоговые показывающие измерительные приборы относятся к числу наиболее
распространенных средств измерений. Для них характерно наличие шкал. Шкалу можно
рассматривать как фиксированную функциональную зависимость между измеряемой
величиной, её истинным значением и перемещением указателя (стрелки) прибора. Данную
зависимость называют номинальной функцией преобразования прибора [23]. У каждого
конкретного прибора реальная функция преобразования в той или иной мере отличается от
номинальной. Их разность определяет погрешность прибора. На каждой отметке шкалы
прибора его абсолютная погрешность определяется разностью
АА
П
,
где
П
А — показание прибора,
— истинное значение измеряемой величины.
Однако, поскольку
всегда неизвестно, на практике вместо него приходится
пользоваться его оценкой
Д
А , полученной с такой точностью, что указанная замена допустима.
Заметим, что хотя погрешность всякого средства измерений экспериментально можно
определить только в результате измерения, тем не менее эта погрешность есть свойство самого
средства измерений; необходимо четко отличать погрешности измерений от погрешностей
средств измерений.
Случайные погрешности аналоговых приборов обычно вызываются трением в опорах
подвижной части и гистерезисными явлениями. Для этих случаев характерны довольно четкие
границы возможных значений случайной погрешности.
Случайная погрешность может вызываться и флуктуациями показаний прибора. Если эти
флуктуации представляют собой результат влияния помехи от цепи питания прибора, то они
имеют фиксированную частоту и ограничены по амплитуде. У приборов предельно высокой
чувствительности флуктуации вызываются, например, тепловым, шумом сопротивления
входной цепи. В этом случае распределение случайных погрешностей становится весьма
близким к нормальному распределению.
Как правило, случайную погрешность приборов снижают до такого уровня, чтобы,
применяя приборы, не надо было делать многократные наблюдения.
Впрочем, и при наличии флуктуации стараются избежать многократных наблюдений.
Так, если флуктуации не слишком низкочастотны, то часто удается производить их усреднение
на глаз при отсчитывании показаний.
Цифровые приборы. Шкалы у них в явном виде нет, но они также имеют номинальную
и реальную функции преобразования. У прибора без погрешности каждое показание, т. е.
именованное число на табло, должно совпадать с истинным значением величины на входе. В
действительности этого нет, а разностью показания прибора и истинного значения величины
определяется погрешность прибора.
Погрешности цифровых приборов имеют и случайные и систематические составляющие.
Специфической погрешностью этих приборов является погрешность дискретности, вызываемая
квантованием по уровню непрерывной измеряемой величины. Эта погрешность в принципе, как
и погрешность округления, лежит в пределах половины единицы младшего разряда числа в
показании прибора. Вместе с погрешностью дискретности случайная погрешность цифровых
приборов обычно лежит в границах
или
единицы младшего разряда числа в показании
прибора.
Измерительные преобразователи. Разностью номинальной и реальной функций
преобразования определяются также погрешности измерительных преобразователей.
Особенность данного случая состоит в том, что измерительные преобразователи не имеют шкал,
и поэтому их номинальные функции преобразования задаются либо в аналитической форме,
либо в виде графика, либо в виде таблицы.
Номинальная функция преобразования (градуировочная характеристика) преобразователя
приводится в технической документации. Одновременно указываются диапазоны входных и
выходных сигналов, а также другие сведения, необходимые для правильного использования
измерительного преобразователя.
Поскольку измерительные преобразователи не имеют отсчетных устройств, их при
измерениях применяют всегда вместе с тем или иным показывающим прибором