Характеристики измерительной системы

Основными характеристиками электроизмерительных систем/приборов являются: функция преобразования, чувствительность, порог чувствительности, диапазон измерений, область рабочих частот, класс точности, потребляемая мощность, быстродействие, входное сопротивление.

Уравнение преобразования Y = f(X) - зависимость между входной X и выходной Y величиной. Вид уравнения преобразования определяется конструктивными параметрами прибора.

Чувствительность измерительного системы/прибора определяется из уравнения преобразования и равна отношению изменения сигнала Y на выходе прибора к его изменению Х на входе:

S = Y / X.

Если передаточное соотношение Y = f(X) – линейное, то чувствительность постоянная и определяется по формуле S = Y/X.

Обратная чувствительности величина = 1/ S является ценой деления. Чувствительность измерительной системы зависит от частоты S = f(w).

Порог чувствительности - наименьшее значение входной величины, которое можно обнаружить с помощью данного прибора с заданной точностью. Общепринятой мерой чувствительности является величина входного сигнала, для которого отношение сигнал/шум равно единице.

Разрешающая способность R – это наименьший интервал Dу значения измеряемой величины у, который всё ещё вызывает изменение результата измерения . Для всех измерительных систем разрешающая способность имеет конечное значение.

Диапазон измерений (у_макс, у_мин) – область значений измеряемой величины, для которой показания прибора соответствуют его классу точности. Диапазон измерений может состоять из нескольких поддиапазонов.

Область рабочих частот - полоса частот, в пределах которой погрешность измерительной системы, вызванная изменением частоты, соответствует паспортному значению.

Класс точности - обобщенная характеристика, определяемая пределами допустимых основных и дополнительных погрешностей. Класс точности g - отношение абсолютной погрешности X к предельному значению шкалы прибора X_пр :

100 %.

Следует отличать класс точности прибора от его относительной погрешности, определяемой по формуле

100 %,

где X - текущее значение измеряемой величины.

Поясним сказанное на примере. Пусть напряжение 30 В измеряем вольтметром класса точности g = 0,5 со шкалой U_пр = 300 В. Это означает, что погрешность прибора

1,5 В.

Следовательно, относительная погрешность нашего измерения

% = ± 5 %,

а не 0,5 %, как если бы мы измеряли напряжение 300 В.

Из данного примера видно, что для проведения измерения с высокой точностью следует подобрать такой прибор (или предел многопредельного прибора), чтобы измеряемая величина составляла 70-90 % предельного значения шкалы.