12.3. Погрешности измерения и классы точности

Точность измерения характеризуется его возможными погрешностями. Эти погрешности при каждом конкретном измерении не должны превышать некоторого определенного значения. В зависимости от способа числового выражения различают погрешности абсолютные и относительные, а применительно к показывающим приборам – еще и приведенные.

Абсолютная погрешность ΔА – это разность между измеренным измеренным А_из и действительным А значениями измеряемой величины:

ΔА = А_из – А.

Например, амперметр показывает А_из = 9 А, а действительное значение тока А = 8,9 А, следовательно, ΔА = 0,1 А.

Чтобы определить действительное значение величины, нужно к измеряемому значению прибавить поправку – абсолютную погрешность, взятую с обратным знаком.

Точность измерения оценивается обычно не абсолютной, а относительной погрешностью – выраженным в процентах отношением абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой величины:

γ₀ = (ΔА / А) · 100%,

а так как разница между А и А_из обычно относительно мала, то практически в большинстве случаев можно считать, что

γ₀ = (ΔА/А_из)·100%. Для приведенного примера измерения тока относительная погрешность γ₀ = ( 0,1/ 9) · 100% = 1,11 % .

Однако оценивать по относительной погрешности точность показывающих приборов со стрелочным указателем неудобно. Дело в том, что абсолютная погрешность Δ А у них имеет обычно один и тот же порядок вдоль всей шкалы. При постоянной абсолютной погрешности Δ А с уменьшением измеряемой величины А_из быстро растет относительная погрешность (рис.12.1). Поэтому

Рис.12.1

рекомендуется выбирать пределы измерения показывающего прибора так, чтобы отсчитывать показания в пределах второй половины шкалы, ближе к ее концу.

Для оценки точности самих показывапющих измерительных приборов служит их приведенная погрешностть. Так называется выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности показания ΔА к А_ном – номинальному значению, соответствующему наибольшему показанию прибора:

γ_пр = (Δ А/ А_ном) · 100%, (12.1)

Если в рассмотренном примере предел измерения амперметра А_ном = 10 А, то приведенная погрешность γ_пр = (0.1 / 10) · 100% = 1%.

Погрешности прибора обусловливаются недостатками самого прибора и внешними влияниями. Приведенная погрешность, зависящая лишь от самого прибора, называется основной погрешностью. Нормальные рабочие условия – это температура окружающей среды 20^о С (или та, которая обозначена на шкале прибора), нормальное рабочее положение прибора (указанное условным знаком на его шкале), отсутствие вблизи прибора ферромагнитных масс и внешних магнитных полей (кроме земного) и прочие нормальные условия (номинальное напряжение, частота тока, синусоидальная форма кривой тока и т.д.).

Допускаемая основная погрешность электроизмерительного прибора определяет его класс точности. Обозначением класса точности служит допускаемая основная погрешность приборов, принадлежащих к этому классу: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5; 4. Принадлежность прибора к определенному классу указывает, что основная погрешность прибора на всех делениях шкалы не превышает значения, определяемого классом точности этого прибора ( например у прибора класса 1 допускаемая основная погрешность 1%). Отклонение внешних условий от нормальных вызывает дополнительные погрешности.

В зависимости от чувствительности к внешним магнитным или электрическим полям электроизмерительные приборы делятся на две категории: I – приборы менее чувствительные и II – приборы более чувствительные.

Таблица 12.1. Условные обозначения на шкалах электроизмерительных приборов