Погрешности средств измерений и погрешности измерений средствами измерений

Инструментальными называют погрешности, присущие данному средству измерений (СИ), то есть могут быть определены при его испытаниях и должны быть указаны в его паспорте.

Совместное действие всех составляющих инструментальной погрешности СИ приводит к тому, что многократно определенные экспериментальные характеристики датчиков, приборов, каналов ИИС и ИВК занимают на графике некоторую полосу неопределенности (или полосы погрешностей), по которой проводят плавную среднюю кривую. Эту кривую и принимают за номинальную градуировочную характеристику СИ.

Отсюда погрешность данного СИ есть разность между реальной и номинальной его характеристиками, т.е. не число, а функция измеряемой величины.

В том числе, когда экспериментальные точки могут быть заключены в границы, параллельные друг другу, как это показано на рис.3.2,а, т.е. абсолютная погрешность СИ во всем его рабочем диапазоне ограничена постоянным пределом , то такая погрешность называется аддитивной или погрешностью нуля.

Если же положение границ полосы погрешностей имеет вид, показанный на рис.3.2,б, т.е. ширина полосы возрастает пропорционально росту входной величины Х, а при Х=0 равна нулю, то такая погрешность называется мультипликативной или погрешностью чувствительности.

У реальных СИ абсолютная погрешность при Х=0 может быть лишь в какое-то число раз меньше, чем погрешность в конце диапазона при х=Х_к, и форма полосы погрешностей имеет вид трапеции, показанной на рис.3.2,в. В этом случае погрешность СИ одновременно имеет и аддитивную, и мультипликативную составляющие, которые суммируются между собой арифметически.

Рис.3.2.

Пределы допускаемых основных погрешностей и обозначения классов точности МИ установлены ГОСТом 8.401-80 (табл.3.1).

Пределы допускаемой абсолютной основной погрешности, выраженной в единицах измеряемой величины или в делениях шкалы, устанавливают по формулам

(3.6)

(3.7)

где x – значение измеряемой величины или число делений, отсчитанных по шкале;

a, b – положительные числа, не зависящие от х.

Приведенную основную погрешность (в процентах) определяют (в процентах) по формуле

(3.8)

где определено по формуле (3.6);

x_N – нормирующее значение;

P – отвлеченное положительное число.

Относительную основную погрешность (в процентах) определяют по формулам:

(3.9)

(3.10)

где установлены по формулам (3.6) и (3.7) соответственно;

q – отвлеченное положительное число;

x_K – больший (по модулю) из пределов измерений;

c, d – положительные числа (в процентах), причем

Классы точности средств измерений

При измерениях в повседневной жизни повышенная точ­ность не всегда нужна. Однако определенная информация о воз­можной инструментальной составляющей погрешности измерения необходима и поэтому она должна быть каким-либо образом отражена. Такая информация содержится в указании класса точности средства измерения.

Класс точности — обобщенная характеристика средства измерения, определяемая пределами допускаемых основных и дополнительных погрешностей, а также другими свойствами средств измерений, влияющими на точность, значения которых устанавливают в соответствующих стандартах. Можно отметить такое примечание: «Класс точности средств измерений характе­ризует их свойства в отношении точности, но не является непо­средственным показателем точности измерений, выполненных с помощью этих средств».

Классы точности присваивают средствам измерений при разработке на основании исследований и испытаний представи­тельной партии таких устройств. Обычно их устанавливают в технических условиях на средство измерения. Пределы допускае­мых погрешностей нормируют и выражают в форме абсолютной (), относительной () или приведенной () по­грешностей (далее индекс «си» для упрощения опущен). Форма выражения зависит от характера изменения погрешностей в пре­делах диапазона измерений, а также от условий применения и назначения средства измерения. Пределы допускаемых погреш­ностей средств измерений определяют аналогично погрешностям измерений соответственно по формулам (2.1), (2.2) и (2.3).

Абсолютная погрешность средств измерений состоит из аддитивной (суммируемой с измеряемой величиной) и муль­типликативной (умножаемой на измеряемую величину) состав­ляющих. Аддитивная составляющая образуется, например, из-за неточности установки на нуль перед измерением и т.д. Мультип­ликативные погрешности появляются вследствие изменения ко­эффициента усиления усилителя, коэффициента передачи цепи.