12.8. Классы точности средств измерений

Характеристики, введенные ГОСТ 8.009-84, наиболее полно описывают метрологические свойства СИ. Однако в настоящее время в эксплуатации находится достаточно большое число СИ, метрологические характеристики которых нормированы несколько по-другому, а именно на основе классов точности. Класс точности - это обобщенная характеристика СИ, выражаемая пределами допускаемых значений его основной и дополнительной погрешностей, а также другими характеристиками, влияющими на точность. Класс точности не является непосредственной оценкой точности измерений, выполняемых этим СИ, поскольку погрешность зависит еще от ряда факторов: метода измерений, условий измерений и т.д. Класс точности лишь позволяет судить о том, в каких пределах находится погрешность СИ данного типа. Общие положения деления средств измерений по классу точности устанавливает ГОСТ 8.401-80.

Пределы допускаемой основной погрешности ∆_си, определяемые классом точности, — это интервал, в котором находится значение основной погрешности СИ. Если имеет незначительную случайную составляющую, то определение ∆_си относится к нахождению систематической погрешности и случайной погрешности, обусловленной гистерезисом, и является достаточно строгим. При этом предел ∆_си⁼ ∆_osp + 0,5Н_ОР.

Если СИ имеет существенную случайную погрешность, то для него определение предела допускаемой основной погрешности будет нечетким. Его следует понимать как интервал, в котором находится значение основной погрешности с неизвестной вероятностью, близкой к единице:

,

где К — коэфициент, зависящий от доверительной вероятности Р.

Предел допускаемой дополнительной погрешности, вызванной изменением ∆ξ влияющей величины ξ, может быть найден с использованием функции влияния Ψ(ξ):

Классы точности СИ устанавливаются в стандартах или технических условиях. Средство измерения может иметь два и более класса точности. Например, при наличии у него двух или более диапазонов измерений одной и той же физической величины ему можно присваивать два или более класса точности. Приборы, предназначенные для измерения нескольких физических величин, также могут иметь различные классы точности для каждой измеряемой величины.

Пределы допускаемых основной и дополнительной погрешностей выражают в форме приведенных, относительных или абсолютных погрешностей. Выбор формы представления зависит от характера изменения погрешностей в пределах диапазона измерений, а также от условий применения и назначения СИ.

П ределы допускаемой абсолютной основной погрешности устанавливаются по одной из формул: ∆=±a или ∆= ±(а + bх), где х — значение измеряемой величины или число делений, отсчитанное по шкале; a, b - положительные числа, не зависящие от х. Первая формула описывает чисто аддитивную погрешность (рис.12.2, а), а вторая — сумму аддитивной и мультипликативной (рис. 12.2, б) погрешностей (рис. 12.2, в). В технической документации классы точности, установленные в виде абсолютных погрешностей, обозначают, например, «Класс точности М», а на приборе — буквой «М». Для обозначения используются прописные буквы латинского алфавита или римские цифры, причем меньшие пределы погрешностей должны соответствовать буквам находящимся ближе к началу алфавита, или меньшим цифрам.

Пределы допускаемой приведенной основной погрешности определяются по формуле , где x_N — нормирующее значение, выраженное в тех же единицах, что и ∆; р — отвлеченное положительное число, выбираемое из ряда значений: (1; 1,5; 2; 2,5; 4; 5; 6) 10ⁿ; n=1;0;-1;-2;...

Нормирующее значение x_N устанавливается равным большему из пределов измерений (или модулей) для СИ с равномерной, практически равномерной или степеной шкалой и для измерительных преобразователей, если нулевое значение выходного сигнала находится на краю или вне диапазона измерений. Для СИ, шкала которых имеет условный нуль, X_N равно модулю разности пределов измерений.

Для приборов с существенно неравномерной шкалой x_N принимают равным всей длине шкалы или ее части, соответствующей диапазону измерений. В этом случае пределы абсолютной погрешности выражают, как и длину шкалы, в единицах длины, а на средстве измерений класс точности условно обозначают, например, в виде значка , где 0,5 — значение числа р. В остальных рассмотренных случаях класс точности обозначают кон­кретным числом р, например 1,5. Обозначение наносится на циферблат, щиток или корпус прибора.

П ределы допускаемой относительной основной погрешности определяются по формуле δ = ∆/x = ±q, если ∆ = ±а. Значение постоянного числа q устанавливается так же, как и значение числа р. Класс точности на прибор обозначается в виде , , где 0,5 — конкретное значение q.

В случае, если абсолютная погрешность задается формулой ±(а+Ьх), пределы допускаемой относительной основной погрешности

, (12.4)

где с, d — отвлеченные положительные числа, выбираемые из ряда: (1; 1,5; 2; 2,5; 4; 5; 6)10ⁿ; n=1; 0; -1; -2 и т.д.; х_k — больший (по модулю) из пределов измерений. При использовании формулы (12.4) класс точности оМ значается в виде «0,02/0,01», где числитель — конкрсти значение числа с, знаменатель — числа d. В обоснованных случаях пределы допускаемой относительной основной погрешности определяют по более сложным формулам либо в виде графика или таблицы.

В стандартах и технических условиях на СИ указывается минимальное значение х₀, начиная с которого применим принятый способ выражения пределов допускаемой относительной погрешности. Отношение x_k/x₀ называется динамическим диапазоном измерения.

Предел допускаемой дополнительной погрешности ∆_дси указывается в виде:

• постоянного значения для всей рабочей области влияющей величины или постоянных значении по интервалам рабочей области влияющей величины;

• отношения предела допускаемой дополнительной погрешности, соответствующего регламентированному интервалу влияющей величины, к этому интервалу;

• зависимости предела ∆_дси от влияющей величины (предельной функции влияния);

• функциональной зависимости пределов допускаемых отклонений от номинальной функции влиянии

1