Межгосударственный стандарт ГОСТ 8.009-84 "Государственная система обеспечения единства измерений. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений" (введен в действие постановлением Госстандарта СССР от 28 мая 1985 г. N 1503)

Межгосударственный стандарт ГОСТ 8.009-84
"Государственная система обеспечения единства измерений. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений"
(введен в действие постановлением Госстандарта СССР от 28 мая 1985 г. N 1503)

State system for ensuring the uniformity of measurements. Standardized metrological characteristics of measuring instruments

Дата введения установлена 1 января 1986 г.

Взамен ГОСТ 8.009-72

Настоящий стандарт распространяется на средства измерений и устанавливает номенклатуру метрологических характеристик (MX), правила выбора комплексов нормируемых MX (HMX) для конкретных типов средств измерений и способы нормирования MX в нормативно-технических документах (НТД) на средства измерений: в стандартах общих технических условий и стандартах общих технических требований на средства измерений; стандартах технических условий и стандартах технических требований на средства измерений; в технических условиях на средства измерений; в технических заданиях на разработку средств измерений.

Допускается по согласованию с Госстандартом нормировать MX, отличные от указанных в настоящем стандарте, если свойства средств измерений таковы, что по MX, установленным в настоящем стандарте, не могут быть определены результаты измерений и рассчитаны характеристики инструментальной составляющей погрешности измерений, проводимых с помощью средства измерений данного вида или типа.

Стандарт не распространяется на эталоны, поверочные установки и средства измерений, разработанные как образцовые.

1. Общие положения

1.1. MX средств измерений, установленные стандартом, являются составной частью исходной информации:

для определения результатов измерений и расчетной оценки характеристик инструментальной составляющей погрешности измерений;

для расчета MX каналов измерительных систем, состоящих из средств измерений с нормированными MX;

для оптимального выбора средств измерений,

а также предназначены для использования в качестве контролируемых характеристик при контроле средств измерений на соответствие установленным нормам.

1.2. В НТД на средства измерений конкретных видов или типов следует нормировать комплексы MX (см. приложение 1) из числа установленных в настоящем стандарте и (или) в необходимых случаях дополнительно включенных исходя из специфики назначения средств измерений и технико-экономического обоснования.

1.3. Комплекс MX, установленный в НТД на средства измерений конкретных видов или типов, должен быть достаточен для определения результатов измерений (без учета поправки на систематическую погрешность измерений) и расчетной оценки с требуемой точностью характеристик инструментальных составляющих погрешностей измерений, проводимых с помощью средств измерений данного вида или типа в реальных условиях применения. Одновременно MX, входящие в установленный комплекс, должны быть такими, чтобы был возможен их контроль при приемлемых затратах.

1.4. В эксплуатационной документации на средства измерений и (или) в тех НТД, в которых устанавливают конкретные комплексы НМХ средств измерений данного типа, должны быть указаны рекомендуемые методы расчета (в эксплуатационной документации - с примерами) инструментальной составляющей погрешности измерений при применении средств измерений данного типа в реальных условиях в пределах нормированных рабочих условий применения.

В НТД на средства измерений, предназначенные для применения в измерительных системах, должны быть указаны методы расчета MX измерительных систем.

Требование к указанию метода расчета должно быть установлено в государственных и отраслевых стандартах, регламентирующих содержание и структуру НТД видов общих технических требований, общих технических условий, технических требований, технических условий на средства измерений.

1.5. Рациональность комплекса НМХ проверяют при государственных приемочных испытаниях средств измерений по ГОСТ 8.001-80* и ГОСТ 8.383-80*. Эта проверка должна быть включена в программы государственных испытаний средств измерений.

1.6. В настоящем стандарте не регламентировано установление комплексов (см. приложение 1) индивидуальных MX конкретных экземпляров средств измерений, а также установление комплексов НМХ средств измерений таких типов, для которых нормируют характеристики погрешности средств измерений в рабочих условиях применения (без выделения основной погрешности).

1.7. В НТД на средства измерений, содержащих методику поверки, и в НТД на методики поверки должна быть указана наибольшая допускаемая погрешность поверки, установленная на основании принятых в данных НТД наибольшей допускаемой вероятности признания в результате поверки неисправного экземпляра средства измерений исправным и наибольшего допускаемого отношения реальной характеристики погрешности такого экземпляра средства измерений к ее нормированному пределу.

1.8. Положения настоящего стандарта могут быть применены для нормирования MX нестандартизованных средств измерений.

1.9. Пояснения терминов, используемых в настоящем стандарте, приведены в приложении 3; примеры нормирования MX - в приложении 5; обозначения - в приложении 6.

2. Номенклатура метрологических характеристик

2.1. Характеристики, предназначенные для определения результатов измерений (без введения поправки)

2.1.1. Функция преобразования измерительного преобразователя, а также измерительного прибора с неименованной шкалой или со шкалой, отградуированной в единицах, отличных от единиц входной величины, - f(x).

2.1.2. Значение однозначной или значения многозначной меры - Y.

2.1.3. Цена деления шкалы измерительного прибора или многозначной меры.

2.1.4. Вид выходного кода, число разрядов кода, цена единицы наименьшего разряда кода средств измерений, предназначенных для выдачи результатов в цифровом коде.

2.2. Характеристики погрешностей средств измерений

2.2.1. Характеристики систематической составляющей дельта_s погрешности средств измерений выбирают из числа следующих:

значение систематической составляющей дельта_s или

значение систематической составляющей дельта_s, математическое ожидание М [дельта_s] и среднее квадратическое отклонение сигма [дельта_s] систематической составляющей погрешности.

Примечания:

1. Систематическая составляющая погрешности средств измерений рассматривается как случайная величина на множестве средств измерений данного типа.

2. Устанавливать математическое ожидание и среднее квадратическое отклонение систематической составляющей погрешности целесообразно, если можно пренебречь их изменениями как во времени, так и в зависимости от изменения влияющих величин, или при возможности одновременного нормирования изменений данных характеристик как функции времени и условий применения.

                                                        о

      2.2.2. Характеристики  случайной  составляющей  дельта  погрешности

средств измерений выбирают из числа следующих:

                                                         о

      среднее    квадратическое    отклонение   сигма [дельта]  случайной

составляющей погрешности или

                                                         о

      среднее    квадратическое    отклонение   сигма [дельта]  случайной

составляющей  погрешности,  нормализованная  автокорреляционная   функция

r°     (тау) или функция спектральной плотности S°     (омега)  случайной

 дельта                                          дельта

составляющей погрешности.

                                                     о

      2.2.3. Характеристика случайной составляющей дельта погрешности  от

                                                         Н

гистерезиса  -  вариация   Н  выходного  сигнала   (показания)   средства

измерений.

2.2.4. Характеристика погрешности средств измерений - значение погрешности.

Примечание. Погрешность средств измерений рассматривается как случайная величина на множестве средств измерений данного типа.

2.2.5. В НТД на средства измерений конкретных видов или типов допускается нормировать функции или плотности распределения вероятностей систематической и случайной составляющих погрешности.

2.2.6. Характеристика погрешности средств измерений в интервале влияющей величины - такая же, как по п. 2.2.4.

2.2.7. Математические определения статистических характеристик (оценок вероятностных характеристик) погрешности средств измерений приведены в приложении 2.

2.3. Характеристики чувствительности средств измерений к влияющим величинам выбирают из числа следующих

2.3.1. Функции влияния пси (кси).

2.3.2. Изменения эпсилон (кси) значений MX средств измерений, вызванные изменениями влияющих величин кси в установленных пределах.

2.4. Динамические характеристики средств измерений

2.4.1. Полная динамическая характеристика аналоговых средств измерений, которые можно рассматривать как линейные.

Полную динамическую характеристику выбирают из числа следующих (см. приложение 4):

переходная характеристика h (t);

импульсная переходная характеристика g (t);

амплитудно-фазовая характеристика G (j омега);

амплитудно-частотная характеристика А (омега) - для минимально-фазовых средств измерений;

совокупность амплитудно-частотной и фазово-частотной характеристик;

передаточная функция G (S).

2.4.2. Частные динамические характеристики аналоговых средств измерений, которые можно рассматривать как линейные.

К частным динамическим характеристикам относят любые функционалы или параметры полных динамических характеристик. Примерами таких характеристик являются:

время реакции t_r;

коэффициент демпфирования гамма_dam;

постоянная времени Т;

значение амплитудно-частотной характеристики на резонансной частоте А(омега_0);

значение резонансной собственной круговой частоты омега_0.

2.4.3. Частные динамические характеристики аналого-цифровых преобразователей (АЦП) и цифровых измерительных приборов (ЦИП), время реакции которых не превышает интервала времени между двумя измерениями, соответствующего максимальной частоте (скорости) f_max измерений, а также цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП).

Примерами частных динамических характеристик АЦП являются:

время реакции t_r;

погрешность t_d датирования отсчета;

максимальная частота (скорость) измерений f_max.

Примером частных динамических характеристик ЦАП является время реакции преобразователя t_r.

2.4.4. Динамические характеристики аналого-цифровых средств измерений (в том числе измерительных каналов измерительных систем и измерительно-вычислительных комплексов, оканчивающихся АЦП), время реакции которых больше интервала времени между двумя измерениями, соответствующего максимально возможной для данного типа средств измерений частоте (скорости) f_max измерений:

полные динамические характеристики (п. 2.4.1) эквивалентной аналоговой части аналого-цифровых средств измерений;

погрешность датирования отсчета t_d;

максимальная частота (скорость) измерений f_max.

Примечания:

1. Если время реакции превышает интервал времени между двумя измерениями, соответствующий максимальной для данного типа средств измерений частоте (скорости) измерений, более чем в три раза, то погрешность датирования не нормируется.

2. Если время реакции превышает интервал времени между двумя измерениями, соответствующий максимальной для данного типа средств измерений частоте (скорости) измерений, менее чем в три раза, то полная динамическая характеристика эквивалентной аналоговой части аналого-цифровых средств измерений не нормируется.

2.4.5. В НТД на цифровые средства измерений конкретных видов или типов, наряду с установлением времени реакции или погрешности датирования отсчета, можно устанавливать их отдельные составляющие, такие как время задержки запуска, время ожидания, время преобразования, время задержки выдачи результата и т. д.

2.4.6. Для АЦП и ЦАП динамические характеристики следует указывать с учетом времени выполнения служебных операций, предусмотренных интерфейсом, в котором выполнены устройства обмена информацией этих средств измерений.

2.5. Характеристики средств измерений, отражающие их способность влиять на инструментальную составляющую погрешности измерений вследствие взаимодействия средств измерений с любым из подключенных к их входу или выходу компонентов (таких как объект измерений, средство измерений и т. п.).

Примерами характеристик этой группы являются входной и выходной импедансы линейного измерительного преобразователя.

2.6. Неинформативные параметры выходного сигнала средства измерений.

3. Способы нормирования метрологических характеристик

3.1. Типовые характеристики, предназначенные для определения результатов измерений (пп. 2.1.1-2.1.4), нормируют как номинальные характеристики средств измерений данного типа.

3.2. Для конкретных экземпляров средств измерений, предназначенных для применения с одной или несколькими индивидуальными характеристиками (пп. 2.1.1-2.1.3), а не с номинальными, распространяющимися на все экземпляры средств измерений данного типа, соответствующие номинальные характеристики можно не нормировать. В этих случаях нормируют пределы (граничные характеристики), в которых должна находиться индивидуальная характеристика при предусмотренных условиях применения средств измерений.

3.3. Характеристики систематической составляющей погрешности средств измерений (п. 2.2.1) нормируют путем установления:

пределов (положительного и отрицательного) дельта_sp допускаемой систематической составляющей погрешности средств измерений данного типа или

пределов дельта_sp допускаемой систематической составляющей погрешности, математического ожидания М [дельта_s] и среднего квадратического отклонения сигма [дельта_s] систематической составляющей погрешности средств измерений данного типа.

Примечания:

1. Если пределы допускаемой систематической составляющей погрешности симметричны, их записывают в виде "+-дельта_sp".

2. При необходимости допускается нормировать наибольшее допускаемое изменение систематической составляющей погрешности за заданный интервал времени.

3. При необходимости допускается нормировать изменение во времени пределов допускаемой систематической составляющей погрешности.

      3.4. Характеристики случайной  составляющей  погрешности (п. 2.2.2)

нормируют путем установления:

                        о

      предела  сигма [дельта]   допускаемого   среднего   квадратического

                    p

отклонения  случайной  составляющей погрешности средств измерений данного

типа или

                        о

      предела  сигма [дельта]   допускаемого   среднего   квадратического

                    p

отклонения     случайной     составляющей     погрешности,    номинальной

нормализованной     автокорреляционной     функции r°       (тау)     или

                                                    дельта_sf

номинальной  функции  спектральной  плотности S°       (омега)  случайной

                                               дельта_sf

составляющей  погрешности  и пределов допускаемых отклонений этих функций

от номинальных.

                                                      о

      3.5. Характеристику  случайной  составляющей  дельта погрешности от

                                                          Н

гистерезиса (п. 2.2.3) нормируют путем установления  предела  (без  учета

знака) Н допускаемой  вариации  выходного  сигнала  (показания)  средства

        p

измерений данного типа.

3.6. При нормировании характеристики погрешности средств измерений (п. 2.2.4) устанавливают пределы (положительный и отрицательный) дельта_р допускаемой погрешности и предел Н_р допускаемой вариации выходного сигнала (показания) средства измерений.

3.6.1. Характеристику по п. 2.2.4 можно нормировать для средств измерений, случайная составляющая погрешности которых в каждой точке диапазона измерений пренебрежимо мала в соответствии с критериями существенности, установленными в приложении 1.

3.6.2. Для средств измерений, не предназначенных для совместного применения с другими средствами измерений (в том числе в составе измерительных систем или измерительно-вычислительных комплексов), в тех случаях, когда их погрешность в рабочих условиях применения практически полностью может быть определена нормированными верхней дельта_в и нижней дельта_н границами интервала, в котором лежит погрешность в нормальных условиях с заданной вероятностью Р, допускается указанные границы и вероятность нормировать и при существенной случайной составляющей основной погрешности средства измерений, в соответствии с критериями существенности, установленными в обязательном приложении 1.

3.7. Характеристику погрешности средств измерений в интервале влияющей величины (п. 2.2.6) нормируют так же, как указано в пп. 3.6, 3.6.1 и 3.6.2.

3.8. Функция влияния (п. 2.3.1) нормируют путем установления:

номинальной функции влияния пси_sf (кси) и пределов допускаемых отклонений от нее или

граничных функций влияния: верхней пси*(кси) и нижней пси* (кси).

3.8.1. Граничные функции влияния нормируют для таких средств измерений, у которых велик разброс функций влияния по множеству экземпляров. В силу этого номинальную функцию влияния не нормируют. При применении таких средств измерений, в случае необходимости, определяют функции влияния, индивидуальные для каждого экземпляра средства измерений. Нормированные граничные функции влияния используют для контроля качества средств измерений.

3.9. Изменения значений MX, вызванные изменениями влияющих величин (п. 2.3.2), нормируют путем установления пределов (положительного и отрицательного) допускаемых изменений характеристики при изменении влияющей величины в заданных пределах.

Пределы допускаемых изменений погрешности средства измерений допускается называть пределами допускаемой дополнительной погрешности средства измерений.

3.10. Функции влияния пси (кси) и наибольшие допускаемые изменения эпсилон_р (кси) нормируют отдельно для каждой влияющей величины. Функции влияния и наибольшие допускаемые изменения допускается нормировать для совместных изменений нескольких влияющих величин как пси (кси_1, кси_2,...) или эпсилон_р (кси_1, кси_2,...), если функция пси (кси_1) или эпсилон_р (кси_1) какой-либо одной влияющей величины кси_i существенно зависит от других влияющих величин кси_i.

Критерий существенности устанавливают в НТД на средства измерений конкретных типов (или видов).

3.11. Полную динамическую характеристику аналоговых средств измерений, которые можно рассматривать как линейные (п. 2.4.1), нормируют путем установления номинальной полной динамической характеристики и пределов (положительного и отрицательного) допускаемых отклонений от нее.

3.11.1. Предпочтительной для нормирования является такая полная динамическая характеристика, экспериментальное определение и (или) контроль которой могут быть осуществлены с необходимой точностью и наиболее простым методом.

3.11.2. Наряду с нормируемой полной динамической характеристикой в НТД, при необходимости, могут быть приведены в качестве справочных данных другие полные динамические характеристики из числа перечисленных в п. 2.4.1.

3.12. Частные динамические характеристики аналоговых средств измерений, которые можно рассматривать как линейные (п. 2.4.2), нормируют путем установления номинальных частных динамических характеристик и пределов (положительного и отрицательного) допускаемых отклонений от них.

3.12.1. Допускается нормировать только частную динамическую характеристику в тех случаях, когда эта характеристика достаточна для учета динамических свойств средства измерений при его применении. Предпочтительной является такая частная динамическая характеристика, экспериментальное определение и (или) контроль которой могут быть осуществлены с необходимой точностью и наиболее простым методом.

3.13. Частные динамические характеристики АЦП и ЦИП, время реакции которых не превышает интервала времени между двумя измерениями, соответствующего максимальной частоте (скорости) измерений, а также характеристики ЦАП (пп. 2.4.3, 2.4.5 и 2.4.6) нормируют путем установления номинальных частных динамических характеристик и пределов (положительного и отрицательного) допускаемых отклонений от них.

3.13.1. Погрешность датирования отсчета нормируют путем установления предела допускаемого математического ожидания погрешности датирования и предела допускаемого среднего квадратического отклонения или предела допускаемого размаха случайной составляющей погрешности датирования.

3.14. Для средств измерений, у которых велик разброс динамических характеристик (полных или частных) по множеству экземпляров и, в силу этого, для которых в НТД установлена необходимость определения и дальнейшего использования индивидуальных динамических характеристик каждого экземпляра средств измерений, нормируют граничные динамические характеристики, выбираемые из числа перечисленных в пп. 2.4.1-2.4.3.

3.15. Характеристики средств измерений, отражающие их способность влиять на инструментальную составляющую погрешности измерений вследствие взаимодействия средств измерений с любым из подключенных к их входу или выходу компонентов (п. 2.5), нормируют путем установления номинальных характеристик и пределов допускаемых отклонений от них или граничных характеристик.

3.16. Неинформативные параметры выходного сигнала средства измерений (п. 2.6) нормируют путем установления номинальных параметров и пределов допускаемых отклонений от них либо наибольших или наименьших допускаемых значений параметров.

3.17. Допускаемые пределы любой из характеристик по пп. 3.3 - 3.6, 3.8, 3.9, 3.11, 3.12, 3.13, 3.13.1, 3.15 и 3.16 представляют собой границы интервала, в котором значение характеристики любого экземпляра средств измерений данного типа должно находиться с вероятностью Р, равной единице. Вероятность Р = 1 является справочной характеристикой, которую при испытаниях и поверке средств измерений можно отдельно не контролировать.

3.18. MX допускается нормировать для рабочих и для нормальных условий применения средств измерений.

3.18.1. MX по пп. 3.7 - 3.9, 3.16 нормируют для рабочих условий применения средств измерений, за исключением случаев, указанных в п. 3.18.2.1.

3.18.2. MX по пп. 3.3 - 3.6, 3.11 - 3.15 нормируют для нормальных или для рабочих условий применения средств измерений.

3.18.2.1. MX нормируют для рабочих условий в тех случаях, когда дополнительные погрешности пренебрежимо малы. В этих случаях характеристики, предусмотренные в пп. 3.7 - 3.9, не нормируют.

3.18.2.2 MX нормируют для нормальных условий в тех случаях, когда дополнительные погрешности признаны существенными. В этих случаях характеристики погрешности по пп. 3.3, 3.4 и 3.6 называются, соответственно, характеристиками систематической составляющей основной погрешности, характеристиками случайной составляющей основной погрешности, характеристиками основной погрешности. Кроме них нормируют характеристики, предусмотренные в пп. 3.7 - 3.9.

Примечание. Нормальные условия и рабочие условия применения средств измерений указывают в НТД на средства измерений конкретных видов или типов.

4. Формы представления нормированных метрологических характеристик

4.1. Номинальную функцию f_sf (х) преобразования измерительного преобразователя (п. 3.1) представляют в виде формулы, таблицы, графика. Номинальные значения однозначной или многозначной меры Y_sf (п. 3.1) представляют именованными числами.

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

4.2. Нормированные характеристики погрешности средств измерений (пп. 3.3, 3.4, 3.6 и 3.7) представляют числом или функцией (формула, таблица, график) информативного параметра входного или выходного сигнала для абсолютных (именованное число), относительных или приведенных погрешностей.

4.3. Нормированный предел Н_р допускаемой вариации средств измерений (п. 3.5) представляют числом в единицах измеряемой величины или в процентах нормирующего значения.

      4.4. Номинальную   нормализованную    автокорреляционную    функцию

r°        (тау) и номинальную функцию спектральной  плотности S°

 дельта_sf                                                      дельта_si

(омега) (п. 3.4) представляют в виде формулы, таблицы, графика.

4.5. Функции или плотности распределения систематической и случайной составляющих погрешности средств измерений (п. 2.2.5) представляют в виде формулы, таблицы, графика.

Формулы, таблицы и графики допускается применять и для приближенного представления функций и плотностей распределения.

4.6. Номинальную функцию влияния пси_sf (кси), пределы допускаемых отклонений от нее и граничные функции влияния (п. 3.8) представляют в виде числа, формулы, таблицы, графика.

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

4.6.1. Функции влияния представляют в координатах, начало которых находится в точке (0, кси_ref).

4.7. Пределы допускаемых изменений эпсилон_р (кси) (п. 3.9) представляют в виде границ зоны вокруг действительного значения данной MX при нормальных условиях. Границы зоны указывают в единицах данной MX или в процентах ее значения, нормированного для нормальных условий.

4.8. Номинальную динамическую характеристику, пределы допускаемых отклонений от нее и граничные динамические характеристики (пп. 3.11 - 3.14) представляют в виде числа, формулы, таблицы, графика.

4.8.1. График динамической характеристики допускается представлять в любом масштабе, удобном для применения. Например, для представления амплитудно-частотной характеристики удобно использовать логарифмический масштаб.

4.9. Формы представления характеристик по пп. 3.15 и 3.16 устанавливают в стандартах на средства измерений конкретных видов или типов.

4.10. Представление НМХ в виде графика допускается при одновременном представлении данной характеристики в виде формулы или таблицы.

4.11. Формы представления MX, не предусмотренных настоящим стандартом, должны быть такими, чтобы были возможны оценка характеристик инструментальной составляющей погрешности измерений при применении средств измерений данного типа, а также контроль средств измерений на соответствие установленным требованиям.

4.12. Формы представления MX допускается конкретизировать в НТД на средства измерений конкретных видов.

______________________________

* На территории Российской Федерации действуют ПР 50.2.009-94.