1.4 Точность измерительных приборов

Точностью прибора мы будем называть абсолютную ошибку, допускаемую при измерении с помощью данного прибора и отвечающую его максимальной погрешности.

1. Абсолютная ошибка может быть указана на самом приборе. Например, на штангенциркуле указано значение 0,1 мм – это абсолютная ошибка, допускаемая при измерениях с помощью данного штангенциркуля, выраженная в миллиметрах.

2. Для характеристики точности электроизмерительных приборов пользуются классом точности. Обычно класс точности прибора численно равен отношению абсолютной ошибки к максимальному значению шкалы, выраженному в процентах. Класс точности прибора обычно указывается на его шкале в виде цифры с запятой. По точности электроизмерительные приборы делят на восемь классов: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1.5; 2,5; 4,0. Приборы классов 0,05; 0,1; 0,2; 0,5 применяются для точных измерений и называются прецизионными. В технике применяют менее точные приборы классов 1,0; 1,5; 2,5 и 4,0. Приборы с погрешностью более 4% считаются внеклассными и обозначения класса точности не имеют.

Н а рисунке 1.2 показана шкала амперметра. Из надписей, сделанных на шкале, следует, что прибор предназначен для измерения постоянного и переменного тока, относится к электромагнитной системе, имеет класс точности 0,5 и испытан при напряжении между корпусом и внутренними деталями 2 кВ.

Для определения абсолютной ошибки прибора нужно максимальное показание шкалы умножить на класс точности и поделить на 100. В нашем случае абсолютная ошибка амперметра составит ΔI=10A∙0,5/100=0,05 А. Данную максимальную ошибку мы должны считать одинаковой по всей шкале, если в паспорте прибора нет специальных указаний (например, таблицы поправок для каждого деления шкалы). Иначе обстоит дело с относительной ошибкой измерений.

Пусть при измерении амперметром мы получили величину I₁=2,5 А. При этом относительная ошибка измерения равна

или 2%.

При величине тока I₂=9 А эта ошибка составит

или 0,55%,

то есть значительно меньше, чем при значении тока I₁=2,5 А.

3. Если на приборе не указаны ни абсолютная ошибка, ни класс точности, то максимальная абсолютная ошибка такого прибора оценивается в 0,5 минимальной цены деления шкалы. Цена деления зависит от верхнего и нижнего пределов измерения прибора и общего числа делений шкалы. В общем случае цена деления представляет собой разность значений измеряемой величины для двух соседних меток прибора.

Н а рисунке 1.3 показана шкала прибора для измерения постоянного тока в пределах от 0 до 300 мА. Шкала имеет 60 делений, и цена каждого деления равна 300/60=5 мА. Абсолютная ошибка такого прибора составит 2,5 мА.

У высокоточных измерительных приборов цена деления шкалы соотнесена с классом точности прибора. Например, если амперметр имеет класс точности 1,0 и шкалу 3 А, то абсолютная ошибка такого прибора равна 0,03 А, и минимальная цена деления должна быть равна 0,06 А.

Систематические ошибки, обусловленные погрешностью приборов, не могут быть исключены из измерений. Если требуется что-либо измерить с большей точностью, то необходимо брать более точный прибор, то есть лучшего класса точности. Таким образом, приборная систематическая ошибка – это минимально возможная ошибка измерений, проводимых с помощью данного прибора.