При проектировании средств измерений (СИ) основной задачей является обеспечение заданных метрологических характеристик (МХ). Важнейшей МХ является основная погрешность СИ.
Существует два подхода к нормированию основной погрешности [1].
1. Задание ее предельных значений основной погрешности для типа СИ в случае, когда случайная составляющая погрешности пренебрежимо мала.
2. Задание вероятностных свойств погрешности с учетом отдельного нормирования систематической и случайной составляющих погрешности.
При втором подходе нормируются следующие МХ:
• предел систематической составляющей погрешности типа СИ, определяемый как максимум из пределов систематических составляющих погрешностей отдельных СИ на множестве СИ данного типа;
• предел среднего квадратического отклонения случайной составляющей погрешности типа СИ.
При проектировании СИ решается задача определения требований к характеристикам узлов СИ с целью обеспечения заданных характеристик основной погрешности СИ. С учетом большого числа и вероятностной природы факторов, определяющих погрешность СИ, решение этой задачи аналитическим путем представляет трудности. В качестве альтернативного варианта решения указанной задачи может быть использовано имитационное моделирование.
Применение имитационного моделирования СИ позволяет:
• оценить влияние параметров и характеристик отдельных узлов и комплектующих на основную погрешность;
• определить статистические характеристики погрешности СИ;
• определить требования к параметрам и характеристикам узлов;
• выбрать комплектующие, минимизирующие погрешность СИ.
Поскольку имитационное моделирование рассматривается как виртуальный эксперимент с математической моделью СИ [2], сравним натурный эксперимент и имитационное моделирование при оценке МХ СИ.
При оценке МХ СИ путем натурного эксперимента проводятся многократные измерения для конкретного экземпляра СИ данного типа в различных точках диапазона и определяются МХ экземпляра. Процедура повторяется для других экземпляров и определяются МХ на множестве экземпляров типа СИ.