ПРЕДИСЛОВИЕ

РАЗРАБОТАНА: Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы» (ФГУП «ВНИИМС»)

УТВЕРЖДЕНА: ФГУП «ВНИИМС» « SX »     2017    г.

ЗАРЕГИСТРИРОВАНА: ФГУП «ВНИИМС» « Y&»    ^    2017    г.

ВВЕДЕНА: Впервые

ИСПОЛНИТЕЛИ:

Руководитель разработки:

Зам. директора по производственной метрологии ФГУП «ВНИИМС»

Ответственный исполнитель:

Начальник отдела 201 ФГУП «ВНИИМС»

Заместитель директора

Яшин А.В.

2

8.3    Отношение предела погрешности воспроизведения измеряемой величины эталоном Л_зт к пределу погрешности испытываемого СИ А должно быть не более 1 /3.

При применении эталонов для испытаний СИ, имеющих значимую случайную составляющую погрешности рекомендуется, чтобы отношение А_зт к пределу систематической составляющей погрешности испытываемого СИ © было не более 1/2.

8.4    Если передача единицы величины от эталона к испытываемому СИ осуществляется путем сличения при помощи компаратора, кроме погрешности эталона zl_3m, необходимо учитывать и погрешность передачи единицы величины. Далее предполагается, что для этого случая величина А_эт включает погрешность передачи единицы величины.

8.5    При использовании комплекта эталонов, воспроизводящего несколько значений измеряемой величины, предпочтительным является выделение общей для комплекта эталонов составляющей погрешности. Пример выделения общей составляющей погрешности комплекта эталонов приведен в приложении Б.

9 Алгоритмы оценки метрологических характеристик средств измерений с незначимой случайной составляющей погрешности

9.1    Выбор числа проверяемых точек в диапазоне измерений

9.1.1    Для СИ с линейной номинальной статической характеристикой преобразования Y=a₀-t-a/X, описываемой к =2 параметрами, число проверяемых точек т в диапазоне измерений СИ выбирается следующим образом:

-    если нулевое значение измеряемой величины расположено на краю диапазона измерений СИ, то число проверяемых точек принимается равным пяти; рекомендуемые значения проверяемых точек - 5, 25, 50, 75, 95 % от диапазона измерений;

-    если СИ измеряет как положительные, так и отрицательные значения величины и нулевое значение измеряемой величины расположено в середине диапазона измерений, то число проверяемых точек принимается равным одиннадцати (по пяти точек на положительной и отрицательной частях диапазона измерений и одна точка вблизи нулевого значения).

9.1.2    Для СИ с нелинейной статической характеристикой преобразования, описываемой к > 2 параметрами, число проверяемых точек т в диапазоне измерений должно удовлетворять условию т > к+Ъ, а их расположение может быть неравномерным.

В число проверяемых включают точки, соответствующие нижнему и верхнему пределам измерений, а также точки, в которых ожидаются наибольшие значения характеристик погрешности. Точки выбираются с учётом характера нелинейности. При плавном изменении погрешности рекомендуется выбирать точки так, чтобы интервал между соседними

11

точками соответствовал изменению погрешности на 20 - 30 %. При периодическом изменении погрешности рекомендуется выбирать не менее пяти точек на период изменения погрешности.

9.2 Проверка незначимости случайной составляющей погрешности

9.2.1    В средней и в крайних точках диапазона провести от десяти до двадцати измерений (я) выходного сигнала СИ X_f\ вычислить среднее значение

х=^и^х1    .    (3)

оценку систематической составляющей погрешности СИ:

§ = Х-Х_эт ,    (4)

и оценку СКО случайной составляющей погрешности СИ:

» =    -    ^ЯУ-    (5)

9.2.2    Случайная составляющая погрешности считается незначимой, если во всех точках диапазона выполняется условие

S    (6)

где А - нормированное значение предела или доверительных границ погрешности СИ.

9.2.3    При испытаниях СИ в целях утверждения типа результаты проверки незначимости случайной составляющей погрешности должны быть отражены в протоколе испытаний.

9.3    Определение характеристик погрешности

9.3.1    При незначимой случайной составляющей погрешности оценки по формуле (4) являются оценками погрешности СИ. Верхние границы оценок погрешности (без учета знака) вычисляют по формуле:

*А = [|£|+ А? _г)    (7)

9.3.2    Характеристики    погрешности    СИ    соответствуют

нормированным значениям А, если во всех точках диапазона выполняется условие

^аА < А    (8)

9.3.3    При значимой характеристике погрешности от гистерезиса Н ее определяют как разность показаний СИ, полученных при подходе к проверяемой точке диапазона измерений со стороны меньших, а затем со стороны больших значений (или наоборот).

9.4 Определение функций влияния внешних влияющих величин

9.4.1 В общем случае функцию влияния Ч*(ф определяют путем задания ряда значений влияющего параметра £. Значения & должны

12

охватывать минимально возможное и максимально возможное значения влияющего параметра, включая номинальное значение <f₀. При каждом значении выполняют измерения выходного сигнала СИ У, и вычисляют разности W, = YrYfo где Y₀ - величина выходного сигнала СИ при £=&•

Далее по приложению А строят функцию влияния - зависимость принимая СКО значений аргумента равными нулю, а СКО значений функции - равными C/VT2 , где С - цена деления шкалы или цена единицы наименьшего разряда выходного сигнала СИ.

Чаще всего количество точек принимают равным трем (минимальное, нулевое и максимальное отклонения), а модельную функцию задают линейной Ч*=а }(£-%()), но возможен и иной вид модельной функции (параболический, экспоненциальный и т.д.), полученный путем подбора по оптимальному значению критерия (А.7).

9.4.2    Пределы допускаемых отклонений от функции влияния А у принимают равными максимальной полуширине доверительного интервала, вычисленного в соответствии с приложением А.

9.4.3    Верхнюю граничную функцию влияния ^еЧ*(0 вычисляют по формуле:

(9)

9.4.4    Пределы допускаемых изменений 3(ф погрешности

(дополнительную погрешность), вызванных внешними влияющими величинами, принимают равными максимальному значению    во    всем

диапазоне изменения влияющей величины £

9.5    Оценивание динамических характеристик

9.5.1    Основные способы определения динамических характеристик содержатся в ГОСТ 8.009 и [7].

9.5.2    Детально способы определения динамических характеристик описываются в специальной литературе и в настоящем документе не рассматриваются. При оценивании динамических характеристик следует использовать «консервативный» подход.

9.6    Оценивание характеристик взаимодействия с объектом измерений

9.6.1    Необходимость нормирования и определения характеристик взаимодействия с объектом измерений следует из общего требования к MX по ГОСТ 8.009 и 5.3.

9.6.2    Если характеристики взаимодействия с объектом измерений нормированы в виде, удовлетворяющем требованиям 5.3, их оценивание проводят аналогично схеме подраздела 9.4.

9.7    Определение функции преобразования и характеристик погрешности измерительного преобразователя

13

9.7.1    Основным способом построения (определения) функции преобразования является метод конфлюентного анализа, описанный в приложении А.

9.7.2    При обработке в случае незначимой случайной составляющей погрешности СКО значений функции принимают равными С/Я12 , где С -цена деления шкалы или цена единицы наименьшего разряда выходного сигнала СИ.

9.7.3    Для строгого использования схемы приложения А необходимо, чтобы погрешности значений аргумента были некоррелированы. Реализация строгой схемы возможна, если для применяемого комплекта эталонов выделена общая для комплекта составляющая погрешности Л_1т%0 (8.5) и, соответственно, для каждого эталона известны некоррелированные СКО значений аргумента ег_х. Обработку по приложению А проводят, задавая в качестве СКО значений аргумента а_х. После обработки к полученному значению полуширины доверительного интервала i_x арифметически прибавляют общую составляющую Л_{эт о}

0‘=1_я+4_то.    (Ю)

Пример выделения общей составляющей погрешности комплекта эталонов приведен в приложении Б.

9.7.4    Найденные при обработке по приложению А значения коэффициентов определяют индивидуальную функцию преобразования испытываемого измерительного преобразователя. Если нормируется индивидуальная функция преобразования, коэффициенты функции преобразования указывают в документации на СИ.

9.7.5    Величина ±0’ характеризует доверительные границы (для Р=0,95) систематической составляющей погрешности испытываемого измерительного преобразователя, а для рассматриваемого в настоящем разделе случая незначимости случайной составляющей погрешности -доверительные границы погрешности ±Л'.

Если нормируется индивидуальная функция преобразования, величину 0 ’ (или Л ’) указывают в документации на СИ.

Если нормируется типовая функция преобразования, соответствие характеристики погрешности СИ нормированным значениям Л проверяют по условию

If~^xia_3Kcn,,x)- Г¹(а_тип1х)\+ А' < А    (11)

Здесь

а= {а₁,а₂,... а_т) - параметры функции преобразования; с индексом «эксп» - найденные экспериментально; с индексом «тип» - типовые значения;

/~^г(а,х) — обратная функция преобразования.

9.7.6    Если выделение общей для комплекта составляющей погрешности (9.7.3) невозможно, обработку результатов измерений проводят, считая сг_х=0, А_эт,₀=А_7т.

Примечание - Такая схема обработки результатов измерений приводит к завышению оценок погрешности.

9.7.7 Если вид функции преобразования хорошо изучен, возможно применение упрощенной схемы нахождения коэффициентов а. Решая систему уравнений (i от 1 до т\ m-количество коэффициентов, описывающих функцию преобразования)

Y_t= f(a,X{) ,    (12)

находят коэффициенты а

а,= С(№Т_;)    (13)

Подставляя аналитические выражения    для коэффициентов а в

уравнение обратной функции преобразования, получают:

Х= /-МОД, ГД У]    (14)

Исходя из (14), вычисляют доверительные границы погрешности, выраженной в единицах входного сигнала А по формуле для косвенных измерений [8]. Соответствие характеристик погрешности СИ нормированным значениям А проверяют по условию (11) не только для точек, выбранных для нахождения коэффициентов а, но и еще в нескольких точках диапазона.

Пример такого подхода к оценке характеристик погрешности платиновых термометров сопротивления приведен в ГОСТ 8.461.

10 Алгоритмы оценки метрологических характеристик средств измерений со значимой случайной составляющей погрешности

10.1    Выбор числа проверяемых точек в диапазоне измерений в целом аналогичен подразделу 9.1. Однако, если абсолютная или относительная случайная составляющая погрешности СИ непостоянна в диапазоне измерений, рекомендуется включать дополнительные точки так, чтобы условие 9.1.2 выполнялось и для случайной составляющей погрешности, т.е. так, чтобы интервал между соседними точками соответствовал изменению случайной составляющей погрешности на 20 - 30 %.

10.2    Определение характеристик погрешности

10.2.1    В каждой точке диапазона по 10.1 проводят п измерений выходного сигнала СИ Xj; вычисляют среднее значение по формуле (3), оценку систематической составляющей погрешности по формуле (4) и оценку СКО случайной составляющей погрешности СИ по формуле (5).

Примечание — Рекомендуемое количество измерений п - от двадцати до пятидесяти. При п = 20 относительная расширенная неопределенность оценки СКО случайной составляющей погрешности СИ составляет примерно 30 %; при п = 50 -примерно 20 %.

10.2.2    Вычисляют верхнюю доверительную границу СКО случайной составляющей погрешности СИ

15

В    I    п—    1    _л    ,    _

^С=На"^~^а' ⁽¹⁵⁾

где — 5 % квантиль х²-распределения с (и-1) степенями свободы.

10.2.3 Вычисляют полуширину доверительного интервала (для Р=0,95) оценки систематической составляющей погрешности 0

^вг =    =У    ⁺    •    О*)

где t ~ 95 % квантиль распределения Стьюдента с (и-1) степенями свободы.

Примечание - Эмпирическая формула (16) дает приемлемое приближенное значение полуширины доверительного интервала для Р=0,95 в случае нормального распределения случайной составляющей погрешности СИ и равномерного распределения погрешности эталона. Относительная погрешность вычислений по формуле (16) находится в пределах от минус 3,5 до 5,2 %. Формула может также применяться в случае симметричного одномодального распределения погрешности эталона.

10.2.4 Вычисляют верхнюю доверительную границу (для Р=0,95) систематической составляющей погрешности (без учета знака)

*0= (|0|+ 0J (17) 10.2.5 Вычисляют верхнюю доверительную границу суммарной погрешности (без учета знака) ВЛ = J й02 + (1,96 х ва)2 (18) 10.2.6 Характеристики погрешности СИ соответствуют нормированным значениям <9, а, Д, если во всех точках диапазона выполняются условия; BQ < 0 (19) в а < а (20) ВЛ< Л (21)

10.3 Определение функций влияния внешних влияющих величин

10.3.1 Определение функций влияния внешних влияющих величин проводят аналогично подразделу 9.4 с учетом следующей особенности, обусловленной значимостью случайной составляющей погрешности испытываемого СИ.

Измерения выходного сигнала СИ Y_t по 9.4.1 выполняют при каждом значении влияющего параметра не менее и=20 раз; вычисляют средние значения по формуле (3) и оценки CKO d_Yi по формуле:

<5у_е = a_£/Vn ,    (22)

где вычисляют по формуле (5). Значения Y_f и &_Ylиспользуют при построении функции преобразования по приложению А.

16

10.3.2 Могут быть также определены функции влияния условий измерений на случайную составляющую погрешности. В этом случае схема исследований аналогична описанной, но в качестве выходных значений при построении функции влияния по приложению А берут оценки СКО а по формуле (5), а СКО этих оценок s вычисляют по формуле:

s = <r/V2(n- 1)    (23)

10.4 Определение функции преобразования измерительного преобразователя проводят аналогично подразделу 9.7 с учетом следующей особенности, обусловленной значимостью случайной составляющей погрешности испытываемого СИ.

Измерения выходного сигнала СИ выполняют при каждом значении входной величины не менее двадцати раз; вычисляют средние значения выходного сигнала У, и оценки СКО средних значений

a_Yi = di/л/п ,    (24)

где &i вычисляют по формуле (5). Значения У) и оу.используют при построении функции преобразования по приложению А.

11 Алгоритмы оценки метрологических характеристик мер и цифроаналоговых преобразователей

11.1 Для определения значения (значений) мер и цифроаналоговых преобразователей и оценки характеристик погрешности их воспроизведения применяют следующие методы:

-    метод прямых измерений значения (значений), воспроизводимых мерой и цифроаналоговых преобразователем с помощью эталона -измерительного прибора;

-    метод косвенных измерений значения (значений), воспроизводимых мерой и цифроаналоговых преобразователем с помощью нескольких эталонов - измерительных приборов, измеряющих разные величины; при этом методе значения меры находят на основе известной зависимости величины, воспроизводимой мерой, от величин, измеряемых измерительными приборами;

-    разновидности метода сличения с эталонной мерой при помощи компаратора, в том числе наиболее часто применяющиеся:

-    дифференциальный метод, заключающийся в измерении на компараторе —разности величин, воспроизводимых испытываемой и эталонной мерами. Частным случаем дифференциального метода является нулевой метод, при котором добиваются равенства показаний от испытываемой и эталонной мер;

-    метод «пропорции», при котором на компараторе измеряют отношение величин, воспроизводимых испытываемой и эталонной мерами.

17

Примечание - Дифференциальный метод применяют, когда значения величин, воспроизводимых испытываемой и эталонной мерами, близки, а пропорциональная систематическая составляющая погрешности компаратора мала. Метод «пропорции» применяют, когда известно, что функция преобразования компаратора линейная и проходит через ноль (У = ci/ X), а постоянная систематическая составляющая погрешности компаратора мала).

11.2 Метод прямых измерений значения меры

11.2.1    В простейшем случае проводят многократные измерения значения, воспроизводимого мерой с помощью эталона — измерительного прибора. Для оценки воспроизводимого значения У и характеристик погрешности А результаты измерений обрабатывают по схеме ГОСТ 8.736.

11.2.2    Необходимо учитывать, что применение ГОСТ 8.736 оправдано при следующих допущениях:

-    воспроизводимый мерой параметр (характеристика) - однозначный;

Примечание - Для однозначного параметра отсутствует понятие неоднородности - он описывается одним значением, которое полностью характеризует объект. Для распределенного параметра характерно измерение только части объекта измерений и для разных частей объекта он имеет разные значения. Например, электродвижущая сила нормального элемента - однозначный параметр; диаметр меры, предназначенной для градуировки прибора, измеряющего диаметр топливной таблетки -распределенный параметр.

-    погрешности, обусловленные отличиями условий измерений от условий, в которых определялись метрологические характеристики эталонного измерительного прибора, незначимы;

-    погрешности, обусловленные взаимодействием эталонного измерительного прибора с объектом измерений, незначимы.

11.2.3    Если измеряемый параметр испытываемой меры распределенный, то необходимо также оценивать метрологическую характеристику меры, характеризующую ее неоднородность.

Примечание - Для приведенного в примечании к 11.2.2 примера меры диаметра неоднородность естественно характеризовать половиной размаха измеренных значений диаметров. В общем случае оценка результатов измерений требует специального рассмотрения, учитывающего особенности средств измерений, для поверки (калибровки, градуировки) которых применяется испытываемая мера.

11.2.4    Как правило, измерения проводятся в нормальных условиях и погрешностями, обусловленными отличиями условий измерений от условий, в которых определялись метрологические характеристики эталонного измерительного прибора, можно пренебречь. В противном случае для эталонного измерительного прибора должны быть известны функции влияния внешних влияющих параметров и возникающие вследствие этого влияния дополнительные погрешности должны быть включены в схему расчета значения У и его погрешности А по ГОСТ 8.736.

18

11.2.5 В случае значимости погрешностей, обусловленных взаимодействием эталонного измерительного прибора с объектом измерений, они должны быть оценены и также включены в схему расчета значения У и его погрешности Л по ГОСТ 8.736.

11.3    Метод косвенных измерений значения меры

11.3.1    Для оценки воспроизводимого значения Y и характеристик погрешности А результаты измерений обрабатывают по схеме [8].

11.3.2    В случае значимости погрешностей, обусловленных отличиями условий измерений от условий, в которых определялись метрологические характеристики эталонных СИ, и (или) погрешностей, обусловленных взаимодействием эталонных СИ с объектом измерений, эти составляющие погрешности должны быть оценены и включены в схему расчета значения У и его погрешности Л по [8].

11.4    Дифференциальный метод

11.4.1    Дифференциальный метод может быть реализован в нескольких рассмотренных ниже вариантах:

а)    Компаратор осуществляет прямое измерение разности величин, воспроизводимых испытываемой и эталонной мерами - R.

б)    Компаратор последовательно измеряет сначала величину, воспроизводимую испытываемой мерой - Z_KWl, затем величину, воспроизводимую эталонной мерой - Z_3m.

в)    Компаратор представляет собой устройство сравнения, которое не выполняет измерения, а лишь фиксирует факт, отличается от нуля или нет разность сигналов от испытываемой меры и от эталонной меры (нулевой метод). При этом компаратор может чувствовать отличие сигнала от нуля, лишь большее пороговой чувствительности компаратора -р.

Примечание - В качестве компаратора может, например, применяться микросхема - аналоговый компаратор. Для таких микросхем величину р так и называют.

11.4.2    Для случая 11.4.1 а) оценку СКО измерения значения испытываемой меры вычисляют по формуле

ст(Г) = ^Д^г„/3 + <г|    ,    (25)

где A,_m - предел погрешности значения, воспроизводимого эталонной мерой Х_зт\ c_ti - оценка СКО разности R соответственно.

11.4.3    В случае 11.4.1 б) результаты измерений величин 2_кая и Z_3m коррелированы. Для исключения корреляции необходимо организовать измерения следующим образом. Параллельно (практически одновременно) с измерением эталонной меры проводят измерение испытываемой меры;

19

повторяют пары измерений и, в конечном итоге получают п пар сопряженных значений (Z_3mj, Z_Hajtj) (J от 1 до гг, п > 20). Вычисляют разности

R, — Z„_iy - Z?_mJ    ,    (26)

и оценку СКО среднего значения R

В результате модель измерений описывается функцией

у = х_эт+я( \+е_ярап)

где в_про„ — выраженная в относительных единицах пропорциональная систематическая составляющая погрешности компаратора.

При описанной схеме измерений постоянная составляющая систематической погрешности компаратора исключается, исключается и влияние временного фактора (дрейфа) и в модели (29) все источники погрешности не коррелированы друг с другом.

СКО измерения значения испытываемой меры вычисляют по формуле

<7(П = _х/д^г„/3 + ^+[я(сг.^)]^!    (30)

где ^а"^р,,л - СКО пропорциональной составляющей погрешности компаратора.

Примечания

1    Строго говоря, второй член в выражении (30) должен быть не , а а\ (1 - <J_npan)². Однако, обычно в_прип «1 и поэтому вторым сомножителем можно пренебречь.

2    При описанной схеме измерений постоянная составляющая систематической погрешности компаратора исключается, исключается и влиянне временного фактора (дрейфа) и в модели (30) все источники погрешности не коррелированы друг с другом. Рассмотрение структуры погрешности (30) показывает, что для уменьшения погрешности необходимо стремиться к тому, чтобы разность величин, воспроизводимых эталонной и калибруемой мерой, а также пропорциональная составляющая систематической погрешности компаратора были как можно меньше.

11.4.4 Для случая 11.4.1 в) оценку СКО измерения значения испытываемой меры вычисляют по формуле

<т( О — yj& ут / Ъ+&~    (31)

где а - СКО пороговой чувствительности компаратора, которое оценивают,

используя сведения о точностных характеристиках компаратора из документации на него. Если для компаратора характерен гистерезис, возможно оценить его величину экспериментально. Для этого необходимо провести сравнение сигналов от калибруемой и эталонной меры дважды.

20

СОДЕРЖАНИЕ

Область применения Нормативные ссылки Термины и определения Сокращения Общие положения

Нормируемые метрологические характеристики средств измерений

Представление метрологических характеристик средств измерений

Требования к эталонам

Алгоритмы оценки метрологических характеристик средств измерений с незначимой случайной составляющей погрешности Алгоритмы оценки метрологических характеристик средств измерений со значимой случайной составляющей погрешности Алгоритмы оценки метрологических характеристик мер и цифроаналоговых преобразователей Алго ритмы оценки метрологических характеристик измерительных каналов

Алгоритмы оценки метрологических характеристик средств измерений ионизирующих излучений

Приложение А. Построение функциональной зависимости между двумя величинами

Приложение Б. Пример выделения общей составляющей погрешности комплекта эталонов

Приложение В. Пример определения характеристик погрешности

дозиметра гамма-излучения

Библиография

РЕКОМЕНДАЦИЯ
Государственная система обеспечения единства измерений. Методы определения метрологических характеристик средств измерений, применяемых в области использования	МИ 3592-2017
атомной энергии

1 Область применения

1.1    Настоящая рекомендация распространяется на средства измерений, измерительные каналы (в том числе измерительных систем), а также составные части технических устройств, выполняющие измерительные функции (далее - СИ), применяемые в области использования атомной энергии.

1.2    Рекомендация устанавливает методы определения метрологических характеристик (MX) СИ в зависимости от факторов, определяющих постановку и проведение эксперимента.

Устанавливаемые рекомендацией методы определения MX СИ предназначены для использования при:

-    предварительных исследованиях MX СИ перед представлением СИ на испытания;

-    испытаниях СИ в целях утверждения их типа.

1.3    Если для определенных видов СИ есть действующие нормативные документы, регламентирующие методы (методики) испытаний СИ, настоящая рекомендация используется совместно с этими документами и должна рассматриваться как дополнение и (или) уточнение к ним.

1.4    Рекомендация предназначена для:

-    разработчиков СИ, применяемых в области использования атомной энергии;

-    заявителей испытаний СИ, в том числе импортируемых;

-    аккредитованных в установленном порядке юридических лиц, проводящих испытания СИ в области использования атомной энергии в целях утверждения их типа;

-    организаций Госкорпорации «Росатом», проводящих рассмотрение (метрологическую экспертизу) материалов испытаний СИ в целях утверждения типа в соответствии с нормативным правовым актом [1].

4

2    Нормативные ссылки

В настоящем документе использованы ссылки на следующие нормативные документы:

ГОСТ 8.009-84 Государственная система обеспечения единства измерений. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений.

ГОСТ 8.461-2009 Государственная система обеспечения единства измерений. Термопреобразователи сопротивления из платины, меди и никеля. Методика поверки.

ГОСТ 8.736-2011 Государственная система обеспечения единства измерений. Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов измерений. Основные положения.

ГОСТ 27451-87 Средства измерений ионизирующих излучений. Общие технические условия.

3    Термины и определения

В настоящей рекомендации применяются термины и определения, установленные Федеральным законом от 26.07.2008    №    102-ФЗ «Об

обеспечении единства измерений» и [2].

4    Сокращения

В настоящем документе приняты следующие сокращения:

MX    метрологические характеристики

СИ    средство измерений

СКО    среднее квадратическое отклонение

5    Общие положения

5.1 Методы определения MX СИ, описанные    в настоящей рекомендации, рекомендуется применять при разработке программы испытаний СИ в целях утверждения типа. Программа испытаний должна содержать все формулы, необходимые для расчета MX СИ.

5.2 Протокол испытаний    должен содержать    все, включая

промежуточные, результаты измерений, полученные при испытаниях СИ.

5.3    Нормирование MX СИ осуществляют в соответствии с основными принципами ГОСТ 8.009. Обязательными являются требования достаточности и контролепригодности комплекса MX СИ, установленные пунктом 1.3 ГОСТ 8.009.

5.4    При оценивании MX СИ должен применяться «консервативный» подход [3]: если нет возможности точно оценить влияние какого-либо

5

фактора, необходимо принимать верхнюю границу оценки MX СИ для уровня значимости не более 5 %.

5.5    В настоящем документе при оценивании MX СИ предполагается, что погрешности величин, воспроизводимых эталонами, подчиняются равномерному закону распределения, а случайная погрешность испытываемых СИ — нормальному закону распределения. Такая ситуация имеет место в подавляющем большинстве случаев. Если исследователь имеет в своем распоряжении достоверные сведения об иных видах распределений, он может использовать эти сведения при оценивании MX СИ. При этом также должен применяться «консервативный» подход.

5.6    Полученные при испытаниях СИ значения MX М_исп не должны превышать значений М_норм, указанных в заявке на проведение испытаний:

М_иСп М„_орм    ( 1)

При предварительной оценке MX заявителем рекомендуется вводить контрольный допуск

< К*М_норм,    (2)

где К в диапазоне от 0,8 до 0,9.

Примечание - В неравенстве (1) для цифровых СИ использовать знак «меньше» для учета влияния цены наименьшего разряда показаний СИ на оценки характеристик погрешности.

5.7    Разработчику (заявителю испытаний) СИ также рекомендуется устанавливать запас (отношение нормируемого предела допускаемой погрешности СИ к ее фактическому значению) на характеристики погрешности. Количественное значение коэффициента запаса может быть установлено исходя из имеющихся сведений о характере изменения MX СИ вследствие старения элементов СИ, распада источников ионизирующих излучений, входящих в состав СИ, иных процессов, приводящих к постепенному изменению MX СИ.

6 Нормируемые метрологические характеристики средств измерений

6.1    Для измерительных приборов нормируют MX из числа следующих с учетом требования 5.3:

6.1.1    Цена деления шкалы (для аналоговых СИ) или выходной код, число разрядов кода, номинальная цена единицы наименьшего разряда кода (для цифровых СИ).

6.1.2    Характеристики погрешности:

- пределы или доверительные границы 0 (для вероятности Р не менее 0,95) систематической составляющей погрешности;

6

-    предел среднего квадратического отклонения а (СКО) или доверительные границы е (для вероятности Р не менее 0,95) случайной составляющей погрешности;

-    предел характеристики погрешности от гистерезиса - (вариация выходного сигнала показания) Н\

-    пределы или доверительные границы А (для вероятности Р не менее 0,95) погрешности.

Примечание - Доверительные границы нормируют для измерительных каналов при использовании «покомпонентного метода» оценки MX [4]. В остальных случаях нормируют пределы погрешности.

6.1.3    Функции влияния внешних влияющих величин:

-    номинальная функция влияния P(Q внешней влияющей величины £ и пределы допускаемых отклонений от нее А у или верхняя граничная функция влияния

-    вместо функции влияния возможно нормирование пределов допускаемых изменений 9(£) значений характеристик погрешности (дополнительные погрешности), вызванных изменениями влияющих величин f.

Примечание - При нормировании функций влияния и дополнительных погрешностей указывают пределы допускаемых изменений влияющего фактора £

6.1.4    Динамические характеристики в соответствии с подразделом 2.4

ГОСТ 8.009    - для СИ, предназначенных для измерений величин,

изменяющихся во времени.

6.1.5    Характеристики СИ, отражающие их способность влиять на инструментальную составляющую погрешности измерений вследствие взаимодействия СИ с любым из подключенных к их входу или выходу компонентов (подраздел 2.5 ГОСТ 8.009).

Примечание — Из этих характеристик в настоящем документе рассматриваются

характеристики взаимодействия СИ с объектом измерений, поскольку остальные характеристики существенны только для согласования входа и выхода компонент измерительных каналов.

Характеристики взаимодействия СИ с объектом измерений могут быть нормированы следующими способами:

-    предельное значение характеристики СИ, оказывающей влияние на результат измерений;

Пример - Входное сопротивление вольтметра.

-    номинальная функция влияния со(г]) на результат измерений величины 7, характеризующей свойства объекта измерений, и пределы

допускаемых отклонений от нееА_ш.

Пример - Зависимость эффективности регистрации блока детектирования от энергии гамма-излучения.

-    верхняя граничная функция влияния ^вш(г{)',

7

-    пределы дополнительной погрешности, обусловленной свойствами объекта измерений $(ц).

6.1.6 Указанные MX нормируют во всем диапазоне (во всех поддиапазонах) измерений. Если СИ выдает показания в диапазоне, более широком, чем диапазон измерений, то используют термин -«диапазон показаний», имея в виду, что MX нормированы лишь в диапазоне измерений, а не в «диапазоне показаний».

Прим ечания

1    Характеристику погрешности А нормируют для СИ, случайная составляющая погрешности которых в каждой точке диапазона измерений пренебрежимо мала в сравнении с систематической составляющей погрешности. Допускается также нормировать характеристику погрешности для СИ, не предназначенных дтя совместного применения с другими СИ .

2    Для СИ, принцип действия которых основан на накоплении измерительной информации во времени, характеристики погрешности нормируют с указанием времени измерения / (получения показания СИ).

6.2    Для измерительных преобразователей нормируют MX из числа следующих с учетом требования 5.3:

-    номинальную или индивидуальную функцию преобразования измерительного преобразователя у=f(x) или обратную функцию x=f^!(y)\

Примечание - Измерительные приборы с неименованной шкалой или со шкалой, отградуированной в единицах величин, отличных от единиц входной величины, рассматриваются как измерительные преобразователи.

-MX по 6.1;

-    неинформативные параметры выходного сигнала.

6.3 Для мер (в том числе однозначных и многозначных), цифроаналоговых преобразователей нормируют MX из числа следующих с учетом требования 5.3:

-    номинальное или действительное (индивидуальное) значение однозначной меры или диапазон значений, воспроизводимых многозначной мерой или цифроаналоговым преобразователем - У;

-    предельную функцию изменения номинального значения Y(t) во времени — для мер с закономерным плавным изменением Y во времени;

-    характеристику погрешности А значения (значений) У;

-    функции влияния внешних влияющих величин W(£) и (или) изменения во времени &(£) значения характеристики погрешности;

-    неинформативные параметры выходного сигнала — для цифроаналоговых преобразователей при необходимости.

7 Представление метрологических характеристик средств измерений

7.1 MX указывают в технической и (или) эксплуатационной документации на СИ (описании типа, руководстве по эксплуатации).

8

7.2    Цену деления шкалы или цену единицы наименьшего разряда, представляют в виде числового значения.

7.3    Значение меры, представляют в виде числового значения, выраженного в единицах воспроизводимой величины.

7.4    Функцию преобразования измерительного преобразователя представляют в виде формулы, описывающей зависимость выходного сигнала от входного в установленном диапазоне или обратную зависимость. Количество значащих цифр в числовых коэффициентах формулы не о гран ичи ваетс я.

Линейную функцию преобразования, проходящую через начало координат, допускается представлять коэффициентом преобразования (чувствительностью) в виде числа, выраженного в единицах отношения величин выходного и входного сигналов.

Линейную функцию преобразования, не проходящую через начало координат, допускается представлять постоянным коэффициентом (значением уровня собственного фона), выраженным в единицах величины входного или выходного сигнала и чувствительностью.

7.5    Представление характеристик погрешности

7.5.1    Характеристики погрешности и ее составляющих представляют числом или функцией (формулой) информативного параметра входного или выходного сигнала для абсолютных, относительных или приведенных погрешностей.

7.5.2    Числовое значение характеристик погрешности, выраженных в абсолютной или приведенной форме, округляют в большую сторону до одной или двух значащих цифр.

Примечание - Рекомендуется следующий порядок округления. Если первая значащая цифра характеристики погрешности 1 или 2, то должна присутствовать и вторая знача:дая цифра от 0 до 9, например: 0,23 г/см³; 0,0014 мм. Если первая значащая цифра характеристики погрешности 3 или 4, то должна присутствовать и вторая значащая цифра - 0 или 5, например: 0,35 r/см³, 0,0040 мм. Если первая значащая цифра характеристики погрешности больше 4, то вторая значащая цифра должна отсутствовать, например: 0,5 г/см , 6 мг/дм³. Значение характеристики погрешности округляют в большую сторону, например: 0,31 г/см³ ~ 0,35 г/см³, а не 0,31 г/см³ ~ 0,30 г/см ; 0,61 % = 0,7 %; 2,72 % ~ 2,8 %.

7.5.3    В числовом значении характеристики погрешности, выраженной в относительной форме, а также в значениях коэффициентов, определяющих функциональную зависимость характеристики погрешности, количество значащих цифр может быть равно двум вне зависимости от их первой значащей цифры.

7.5.4    Для представления    функциональной    зависимости

характеристики погрешности рекомендуется выбирать функцию простого вида, содержащую не более двух числовых коэффициентов.

9

7.5.5 В случае симметричных пределов или доверительных границ характеристики погрешности указывают со знаком «±». В противном случае указывают оба предела или доверительные границы. Предел среднего квадратического отклонения случайной составляющей погрешности указывают без знака «±».

Примеры;

1    Пределы допускаемой приведенной погрешности ±3,5 %.

2    Пределы допускаемой (абсолютной) погрешности (-3...+5) мкм.

3    Пределы допускаемой систематической составляющей погрешности ± (0,3 мкВ + 0,02U), где U — измеренное значение напряжения, мВ.

4Доверительные границы (Р=0,95) относительной случайной составляющей погрешности ± (5 + 10/%/1Г) %, где D - измеренное значение мощности дозы, мкЗв/ч.

5 Предел допускаемого относительного СКО случайной составляющей погрешности 2,5 %.

7.6    Предел допускаемой вариации представляют числом в единицах измеряемой величины или в процентах от нормирующего значения.

7.7    Номинальную и граничную функции влияния представляют в виде формулы в координатах, начало которых находится в точке [0, ^0], где ^0 -номинальное значение влияющей величины.

Линейную функцию влияния, проходящую через начало координат, допускается представлять коэффициентом влияния в виде числа.

Пределы допускаемых отклонений от номинальной функции влияния и дополнительные погрешности представляют аналогично 7.5.

7.В Динамические характеристики представляют в соответствии с подразделом 4.8 ГОСТ 8.009.

7.9 Характеристики взаимодействия СИ с объектом измерений представляют аналогично 7.7.

8 Требования к эталонам

8.1    В качестве эталонов, применяемых в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений для испытаний, поверки и калибровки СИ могут быть использованы:

-    эталоны, соответствующие требованиям законодательства по обеспечению единства измерений, в том числе аттестованные в соответствии с нормативным правовым актом [5];

-    стандартные образцы утвержденного типа, в том числе прошедшие испытания в соответствии с нормативным правовым актом [6];

8.2    В качестве эталонов, применяемых вне сферы государственного регулирования обеспечения единства измерений, могут быть также использованы аттестованные объекты [3].

ю