s=: 20 МИЕ, Ж. е. рабочий диапазон частот можно считать исчерпанным.

Соотношения (1-11) и (1-12) показывают, что частотная погрешность возрастает пропорционально квадрату частоты, что, как и при дискретных отсчетах 1см. формулу (1-9)], приводит к очень неблагоприятным соотношениям при регистрации несинусоидальных процессов. Поэтому изложенные выше предостережения остаются актуальными и в этом случае.

1-6. ИЗМЕНЕНИЕ ПОГРЕШНОСТИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ ВО ВРЕМЯ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Как бы тщательно ни был изготовлен и отрегулирован прибор к моменту выпуска его на приборостроительном заводе, с течением времени в элементах схемы и механизме неизбежно протекают разнообразные процессы старения и погрешность его неуклонно возрастает. Поэтому нормирование гарантированных в паспорте СИ пределов допускаемой погрешности производится заводом-изготовителем с 1,25-2,5-кратным запасом на старение. Такое превышение пределов допускаемой погрешности над фактическим значением погрешности СИ в момент их выпуска с производства или из ремонта является по существу единственным практическим способом обеспечения долговременной метрологической стабильности средств измерений.

Это обстоятельство должно быть четко известно потребителю средств измерений, так как его приходится принимать во внимание при решении многих вопросов организации процессов измерений, поддержания СИ в работоспособном состоянии, оценки допускаемых при измерении погрешностей и т. д.

Характер возрастания погрешности СИ во времени показан на рис. 1-9,- где приведены результаты поверок на всех цифровых

а) %

0,2 0,1 О

Рис. 1-9

Рис. МО

отметках шкалы прибора типа Ml05 класса точности 0,5 за первые пять лет его эксплуатации. У нового, только что изготовленного прибора (рис. 1-9, о при t = 0) полоса его погрешностей располагается симметрично относительно нуля в границах ±0,09%. Оистематическая погрешность отсутствует, так как она устранена благодаря только что проведенной на заводе регулировке или градуировке шкалы прибора, а случайная погрешность составляет одну пятую часть от нормированного предела кл t= 0,5%.

Изменение погрешности с возрастом i прибора, наблюдаемое при последующих ежегодных поверках, происходит в виде прогрессирующего смещения и поворота полосы погрешностей, т. е. в виде непрерывного возрастания систематической составляющей погрешности прибора, в то время как размер случайной составляющей определяется шириной полосы погрешностей и остается практически неизменным.

Из кривых рис. 1-9 видно, как постепенно с возрастом t прибора расходуется обеспеченный при изготовлении запас погрешности на старение. Так, если при = О он составлял 0,4% (из нормированного значения "Ркл = 0,5%), то в возрасте прибора t =2 t= 2 года максимальная погрешность прибора на 120-м делении шкалы достигла 0,23% и запас стал лишь двукратным. При t - 4 года запас на 100-м делении составлял лишь 0,07%, т. е. всего 1/7 от нормированного кл = 0,5%, а при i = 5 лет запас был уже полностью израсходован и погрешность прибора на 140-м делении превысила допускаемую.

Аналогичный характер имеет и процесс накопления прогрессирующей погрешности с возрастом цифровых приборов и измерительных каналов измерительных информационных систем (ИИС) или измерительно-вычислительных комплексов (ИВК). Как правило, ИИС и ИВК выполняются достаточно высококачественно, т. е. при изготовлении полосе погрешностей канала стремятся придать вид, показанный на рис. 1-10, а. Однако накопление прогрессирующей погрешности приводит, как и у других СИ, к смещению и повороту их полосы погрешностей, т. е. к постепенному расходованию запаса погрешности, созданного при изготовлении. Так, поверка одной из ИИС типа К200 показала, что через несколько лет после выпуска полоса погрешностей имела вид, пред-

ставленный на рис. 1-10, б, т. е. система находилась на пороге выхода из нормированного допуска. А поверка одной из больших ИИС через 5 лет после ее вьшуска дала для каналов картину, представленную на рис. 1-10, в.

Таким образом, характер проявления прогрессирующей погрешности с возрастом СИ является единым для всех СИ и пользователь средств измерений не может его игнорировать.

Математическое описание динамики прогрессирующей погрешности средств измерений. Динамика погрешности СИ подробно рассмотрена в монографии [29] на основе анализа фактических данных для отечественных и зарубежных аналоговых и цифровых приборов и ИИС.

Так как заранее не известно, на каком делении шкалы погрешность прибора превысит нормируемое для него значение 1?кл (на 100, 120 или 140-м на рис. 1-9), то процесс возрастания прогрессирующей погрешности в работе [29] рассматривался как нестационарный случайный процесс, состоящий из пучка реализаций, соответствующих траекториям возрастания погрешности ва каждой из цифровых отмегоЕ шкалы прибора.

Далее рассматривалось текущее значение у {t) верхней границы этого пучка траекторий в виде его верхней 95%-ной квантили, а достижение ею границы допуска у принималось sa метрологический отказ прибора. Оказалось, что для всех рассмотренных электроизмерительных аналогов:ах и цифровых приборов текущее значение у (О приведенной погрешности (в процентах) описывается соотношением

f Щ =---= ?« 4- - I) = fо + toT (1 - e~i%

где t - возраст прибора с момента его изготовлений!, лет; % - постоянная времени процесса метрологической стабилизации прибора, лег; а - -\1% - отрицательное ускорение процесса старения, 1/год; i-o - начальная скорость возрастания приведе1шого вначения прогрессирующей погрешности, %/год; % - значение приведенной погрепшости прибора в момент вынуска из производства, %.

Эта зависимость графически представлена кривой 1 на рис. 1-11. При / = 0 она выходит из точки с ординатой -уо! скорость ее возрастания постепенно замедляется с отрицательным ускорением а, и при tоо ока стремится к установившемуся вначению -рсо == ъ + Щ- Это широко известный процесс стабили-вации характеристик СИ с их возрастом, который протекает тем быстрее, чем меньше постоянная времени т = -Ifa.

Если бы нормируемый класс точности СИ назначался из условия 7кя == Too, то погрешность СИ у {f) достигла бы значения -ркл лишь при t = со, т. е. метрологические отказы за весь срок службы СИ практически бы отсутствовали. Однако ъ погоне за указываемой в паспорте точностью СИ HsroTOBHrejJH назнатают <