Лабораторная работа 4 Класс точности средств измерений

Цель работы: Формирование практических навыков в изучении классов точности средств измерений.

Задания для лабораторной работы:

1. Изучить классы точности средств измерений.

2. Определить пределы допускаемой абсолютной погрешности при использовании средств измерений различных классов точности.

3. Проверить соответствие рабочего средства измерений его классу точности.

Теоретическая часть

Классом точности называется обобщенная характеристика данного типа средств измерений, отражающая уровень их точности, выражаемая пределами допускаемых основной и дополнительных погрешностей, а также другими характеристиками, влияющими на точность.

Для установления классов точности средств измерений во многих странах применяются общие правила, в соответствии с которыми производится количественная оценка, гарантированных границ погрешности средств измерений данного типа. В нашей стране такие правила содержатся в ГОСТ 8.401-80 ГСИ «Классы точности средств измерений. Общие требования». Класс точности не устанавливается на средства измерений, у которых отдельно нормируются систематическая и случайная составляющие основной погрешности, и в тех случаях, когда динамические погрешности являются превалирующими.

Если средство измерений предназначено для измерений нескольких величин (например, для измерения электрических напряжения и сопротивления), то класс точности определяется для каждой из величин. Так же определяется класс точности для средств измерений, имеющих несколько диапазонов измерений: каждый диапазон имеет свой класс точности.

Присваиваются классы точности средствам измерений при их разработке (по результатам приемочных испытаний). В связи с тем, что в процессе эксплуатации средств измерений их метрологические характеристики обычно ухудшаются, допускается понижать класс точности по результатам поверки (калибровки) средства измерений.

Формы представления погрешностей измерений, при установлении классов точности

Форма представления класса точности средства измерений, определяется пределами допускаемой основной погрешности измерений. В ряде случаев вместе с основной нормируются пределы допускаемой дополнительной погрешности.

Пределы допускаемых погрешностей измерений выражаются границами (верхней и нижней) абсолютной погрешности средства измерений.

Сама форма представления класса точности пределами допускаемой основной абсолютной погрешности применяется преимущественно для мер массы или длины, которые принято выражать в единицах массы или длины. 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 средства измерений.

1. Если основная абсолютная погрешность имеет аддитивный характер, т. е. границы погрешностей измерительного прибора не изменяются в пределах диапазона измерений, то класс точности представляется пределами допускаемой приведенной погрешности (формула 1).

(1)

где  = ±а – пределы допускаемой основной абсолютной погрешности прибора; р – отвлеченное положительное число, выбираемое из ряда чисел, указанных ниже; X_н – нормирующее значение средства измерений.

2. Если основная абсолютная погрешность имеет мультипликативный характер, т. е. границы погрешностей измерительного прибора линейно изменяются в пределах диапазона измерений, то класс точности представляется пределами допускаемой относительной погрешности δ в виде (формула 2):

(2)

где Δ = ± bx – пределы допускаемой абсолютной погрешности прибора; X – показания прибора; ω – отвлеченное положительное число.

3. Если основная абсолютная погрешность имеет и аддитивную, и мультипликативную составляющие, то класс точности представляется пределами допускаемой относительной погрешности  в виде (формула 3):

(3)

где (а + bх), с и d – отвлеченные положительные числа.

Положительные числа р, , с, d выбираются из установленного ряда: 110ⁿ; 1,510ⁿ; 2,010ⁿ; 2,510ⁿ; 410ⁿ; 510ⁿ; 610ⁿ; (n = 1; 0; -1; -2; -3 и т.д.).

Для некоторых СИ характерна сложная зависимость относительной погрешности от измеряемой величины или влияющих факторов, которая приводит к логарифмической характеристике точности. В основном это широкодиапазонные СИ, например мосты сопротивлений, цифровые частотомеры и.т.п.

Для них ГОСТ 8. 401-80 допускает нормирование классов точности трехчленной формулой 4

(4)

где x_min и х_к – порог и предел чувствительности; З – относительная погрешность, ограничивающая снизу рабочий диапазон.

Обозначение классов точности

Если пределы допускаемой основной погрешности выражены в форме абсолютной погрешности средства измерений, то класс точности в документации и на средстве измерений обозначается прописными буквами римского алфавита (соответствие букв значению абсолютной погрешности раскрывается в технической документации на соответствующие средства измерений). Классам точности, которым соответствуют меньшие пределы допускаемых погрешностей, присваиваются буквы, находящиеся ближе к началу алфавита. Подобным же образом обозначаются классы точности средств измерений, для которых пределы допускаемой основной погрешности установлены в виде формулы, таблицы, графика, не соответствующих формулам (1) ... (3).

Примеры обозначения классов точности в документации на объект и на средстве измерения, а так же формулы их вычисления приведены в табл. 1.

Обозначение класса точности обычно не наносится на малогабаритные высокоточные меры (например, эталонные разновесы) или, на те, средства измерений, для которых классы точности не устанавливаются.

Таблица 1 – Формулы вычисления погрешностей и обозначение классов точности

Вид погрешности	Формула по тексту	Примеры пределов допускаемой погрешности	Обозначение класса точности		СИ, рекомендуемые к обозначению таким способом
			в НТД	на СИ
Абсолютная	Δ = ±а Δ = ±(а + bх)	Δ = ±0,2 А	Класс точности N или класс точности III	N III	Меры То же
Относительная	(2)	 = ±0,5 %	Класс точности 0,5	0,5	Мосты, счетчики, делители, измерительные трансформаторы
	(3)	 = ±[0,02+0,01( ,%	Класс точности 0,02/0,01	0,02/0,01	Цифровые СИ, магазины емкостей (сопротивлений)
	(4)		Класс точности С или класс точности II	C II	Цифровые частотомеры, мосты сопротивлений
Приведенная	(1)	а) при хN = хк  = ±1,5 %	Класс точности 1,5	1,5	Аналоговые СИ; если хN – в единицах величины
		б) хN –длина шкалы или её части, мм  = ±0,5 %	класс точности 0,5	0 ,5	Омметры; если хN определяется длиной шкалы или её части