1.3.2. Классы точности средств измерений. Нормирование погрешностей средств измерений
Каждому средству измерений приписываются некоторые номинальные характеристики.
Действительные же характеристики средств измерений не совпадают с номинальными, что и определяет их погрешности.
Отклонения параметров средств измерений от их номинальных значений, вызывающие погрешность измерений, не могут быть указаны однозначно, поэтому для них должны быть установлены предельно допускаемые значения.
Нормирование метрологических характеристик средств измерений и заключается в установлении границ для отклонений реальных значений параметров средств измерений от их номинальных значений.
Указанное нормирование является гарантией взаимозаменяемости средств измерений.
Нормирование погрешностей средств измерений заключается в установлении предела допускаемой погрешности.
Под этим пределом понимается наибольшая (без учёта знака) погрешность средства измерения, при которой оно может быть признано годным и допущено к применению.
В повседневной практике при эксплуатации средств измерений принято нормирование метрологических характеристик на основе классов точности средств измерений.
Под классом точности понимается обобщенная характеристика данного типа средств измерений, определяемая пределами допускаемых значений основной и дополнительной погрешностей, а также другими характеристиками, влияющими на точность выполненных с их использованием измерений.
Класс точности характеризует, в каких пределах находится погрешность данного типа средств измерений, включая систематическую и случайную погрешности, но не является непосредственным показателем точности измерений, выполненных с помощью этих средств, поскольку точность измерения может зависеть и от других факторов, например, метода измерения, условий измерения и т.д.
Классы точности устанавливаются стандартами, содержащими технические требования к средствам измерений, подразделяемым по точности.
Общие положения по определению классов точности средств измерений изложены в ГОСТ 8.401-80 "Государственная система обеспечения единства измерений. Классы точности средств измерений. Общие требования".
Средства измерений должны удовлетворять требованиям, предъявляемым к метрологическим характеристикам, установленным для присвоенного им класса точности, как при выпуске их из производства, так и в процессе эксплуатации.
Метрологические характеристики, определяемые классами точности, нормируют следующим образом.
Пределы допускаемых основной и дополнительной погрешностей выражают в форме абсолютных, приведенных или относительных погрешностей
- в зависимости от характера изменения погрешностей в пределах диапазона измерений,
- а также от условий применения и назначения средств измерений конкретного вида.
Поэтому в качестве основных ГОСТ 8.401-80 устанавливают три вида классов точности средств измерений.
1. Пределы допускаемой основной абсолютной погрешности устанавливают по формуле:
Δ = ± а, (1)
- если границы абсолютной погрешности средств измерений практически неизменны в пределах диапазона измерений,
- или по формуле
Δ = ± (a + bx), (2)
- если границы абсолютной погрешности изменяются практически линейно.
Здесь Δ - пределы допускаемой основной абсолютной погрешности, выраженной в единицах измеряемой величины или в делениях шкалы;
х - значение измеряемой величины на входе (выходе) средств измерений или число делений, отсчитанных по шкале прибора;
а, в - положительные числа, не зависящие от х.
В обоснованных случаях пределы допускаемой абсолютной погрешности устанавливают по более сложным формулам.
2. Пределы допускаемой приведенной основной погрешности определяются так:
γ = ± Δ/XN ·100% = ± p %, (3)
где γ - предел допускаемой приведенной основной погрешности;
Δ - предел допускаемой абсолютной погрешности;
XN - нормирующее значение, выраженное в единицах абсолютной погрешности;
р - отвлеченное положительное число, выбранное из ряда:
1 · 10n; 1,5 · 10n; 1,6 · 10n; 2 · 10n; 2,5 · 10n; 3 · 10n; 4 · 10n; 5 · 10n; 6 · 10n (где п = 1; 0; -1; -2 и т.д.).
3. Пределы допускаемой относительной погрешности определяют по формуле:
δ = ± Δ/Х·100 = ± q %, (4)
- если границы относительной погрешности практически неизменны,
и по формуле
(5)
- если границы относительной погрешности изменяются практически линейно.
Здесь q, с и d - отвлеченные положительные числа, выбранные из ряда, аналогичного ряду для "р";
Хк - больший по модулю из пределов измерений.
Пределы всех основных и дополнительных допускаемых погрешностей выражаются не более чем двумя значащими цифрами, при этом погрешность округления при вычислении пределов не должна превышать 5%.
В зависимости от формы выражения погрешности классы точности могут выражаться заглавными буквами латинского алфавита (например, М, С) или римскими цифрами (I, II, III и т.д.) с добавлением условных знаков, смысл которых раскрывается в нормативно-технической документации.
При этом меньшие пределы погрешности должны соответствовать буквам, находящимся ближе к началу алфавита, или меньшим цифрам.
Например, средство измерений класса "С" является более точным, чем класса "М".
Если же класс точности обозначается арабскими цифрами с добавлением какого-либо условного знака, то эти цифры непосредственно устанавливают оценку снизу точности показаний средств измерений.