3.4 Классы точности средств измерений

Средства измерений, используемые в повседневной практике, принято делить по точности на классы. Классом точности называется обобщенная характеристика всех средств измерений данного типа обеспечивающая правильность их показаний и устанавливающая оценку снизу точности показаний.

Классы точности присваиваются типам средств измерений с учетом результатов государственных приемочных испытаний.

Средством измерений с несколькими диапазонами измерений одной и той же физической величины или предназначенным для измерений разных физических величин могут быть присвоены различные классы точности для каждого диапазона или каждой измеряемой величины, амперметр с диапазонами 0-10, 0-20 и 0-50 А может иметь разные классы точности для отдельных диапазонов; электроизмерительному прибору, предназначенному для измерений напряжения и сопротивления, могут быть присвоены два класса точности: один – как вольтметру, другой как – омметру. Обозначение классов точности наносятся на циферблаты, щитки и корпуса средств измерений, приводятся в нормативных и технических документах. При этом в эксплуатационной документации на средства измерений, содержащей обозначение класса точности, должна быть ссылка на документ, в котором установлен класс точности для этого типа средств измерений.

Класс точности измерительных приборов в большинстве случаев выражается пределами допускаемой основной приведенной или относительной погрешности. При этом основой для определения формы представления класса точности прибора является характер изменения основной абсолютной погрешности СИ. Основной погрешностью СИ называют погрешность при использовании СИ в нормальных условиях, указываемых в соответствующих документах. Основную погрешность СИ нормируют согласно ГОСТ 13.000-68, заданием пределов допускаемой основной погрешности. Когда основная погрешность находится в этих пределах, СИ допускаются к применению.

Пределы допускаемой основной погрешности задают в виде абсолютных, относительных или приведенных погрешностей СИ.

ГОСТ 8.401-80 в качестве основных устанавливает три вида классов точности средств измерений (СИ):

• для пределов допускаемой абсолютной погрешности в единицах измеряемой величины или в делениях шкалы;

• для пределов допускаемой относительной погрешности в виде ряда чисел

, (24)

где А=1; 1,5; (1,6); 2; 2,5; (3); 4; 5; 6; значения 1,6 и 3 – допускаемые, но не рекомендуемые; n =1; 0; -1; -2…;

• для пределов допускаемой приведенной погрешности с тем же рядом

. (25)

Классы точности СИ, выраженные через абсолютные погрешности, обозначаются буквами латинского алфавита или римскими цифрами. При этом, чем дальше буква от начала алфавита от начала алфавита, тем больше значение допускаемой абсолютной погрешности. Например, СИ класса С более точно, чем СИ класса М, т.е. это число – условное обозначение и не определяет погрешности.

Если основная абсолютная погрешность имеет аддитивный (получается путем сложения различного вида погрешностей) характер, т.е. границы погрешностей измерительного прибора не изменяются в пределах диапазона измерений (рис 3.4.1.,а), то класс точности представляется пределами допускаемой приведенной погрешности

, (26)

где пределы допускаемой основной абсолютной погрешности прибора; Х_н – нормирующее значение, выраженное в единицах абсолютной погрешности.

Например, класс точности прибора 1,5 значит =1,5%.

При постоянной абсолютной погрешности приведенная погрешность записывается как

, (27)

где Х_к – диапазон измерений и тогда абсолютную погрешность рассчитываем по формуле

. (28)

Относительная погрешность в этом случае определяется, исходя из того, что

, 100%, (29)

где Х_изм - измеренное значение физической величины.

Класс точности через относительную погрешность назначается двумя способами:

1) Если погрешности СИ имеет в основном мультипликативную составляющую, то пределы допускаемой основной относительной погрешности устанавливают по формуле

, (30)

где х – показания прибора (без учета знака измеренной величины); q –отвлеченное положительное число; - пределы допускаемой основной абсолютной погрешности прибора, (рис 3.4.1,б).

Рис. 3.4.1. Характерные случаи изменения границ абсолютных погрешностей СИ

Так обозначают классы точности мостов переменного тока, счетчиков электроэнергии, делителей напряжения, измерительных трансформаторов.

2) Если СИ имеет как мультипликативную (получаемую путем умножения различного вида погрешностей, ее называют также погрешностью чувствительности СИ, линейно изменяется с изменением измеряемой величины), так и аддитивную составляющие погрешность, то класс точности обозначается двумя цифрами.

П ри постоянной относительной погрешности нормирование класса точности ведется по этой и обозначается числом в кружочке. Например, класс точности СИ указан в виде , что значит =1,5%. Тогда абсолютная погрешность

. (31)

Если и абсолютная и относительная погрешности изменяются по всему диапазону измерений, то, следовательно, в различных диапазонах погрешность измерения имеет различные значения. В этом случае нормирование ведется по относительной погрешности в начале и конце диапазона. Обозначение класса точности записывается двумя числами соответствующими относительной погрешности в конце и начале диапазона соответственно. Например, класс точности СИ 0,02/0,01. Это означает, что относительная погрешность в конце диапазона =0,02%, а в начале диапазона =0,01%. Тогда относительная погрешность измерения в целом будет рассчитываться по формуле

, %, (32)

т.е.

, %. (33)

Тогда для расчета абсолютной погрешности используем формулу

. (34)

Обозначение класса точности используется для первичной оценки погрешностей измерения. В дальнейшем полученные значения будем учитывать при обработке результатов наблюдений как систематические составляющие.