4.1. Классы точности средств измерений

Термин «класс точности» появился в 1930-е годы с целью классификации СИ по точности стрелочных приборов и определял основную погрешность СИ. Эта характеристика позволяла стандартизировать измерительные приборы в виде регламентированных рядов классов точности, что было удобно для приборостроителей.

В настоящее время схемы и конструкции СИ усложнились, а области применения СИ весьма расширились. Поэтому на погрешности измерений стали существенно влиять и другие факторы, а область практического применения характеристики класс точности ограничился только приборами, предназначенными для измерения статических величин. В международной практике класс точности устанавливается только для небольшой части приборов.

Класс точности средства измерения – обобщенная характеристика СИ, определяемая пределами допускаемых основной и дополнительной погрешностей, а также другими свойствами СИ, влияющими на точность. Значения погрешностей устанавливают в соответствующих стандартах.

В стандартах имеется примечание: «Класс точности средств измерений характеризует их свойства в отношении точности, но не является непосредственным показателем точности измерений, выполненных с помощью этих средств». Это примечание указывает на то, что погрешность измерения зависит и от метода измерений, и от условий измерений.

Средство измерений может иметь два и больше классов точности. Например, при наличии у прибора нескольких диапазонов измерений одной и той же физической величины; при измерении прибором нескольких физических величин (тестер – для измерений напряжения, тока, сопротивления с разными диапазонами измерений каждой из этих величин).

Классы точности присваивают приборам при разработке на основании исследований и испытаний их представительной партии. Классы точности указывают в технических условиях (или в стандартах) на средство измерений.

Пределы допускаемых погрешностей нормируют и выражают в одной из следующих форм: абсолютной ( ), относительной ( ) или приведенной ( ) погрешностей.

Форма выражения зависит от:

- характера изменения погрешностей в пределах диапазона измерений;

- условий применения;

- назначения средства измерений.

2. Пределы допускаемой основной погрешности средства измерения

Предел допускаемой основной погрешности – это максимальная основная погрешности прибора, при которой он разрешено к применению.

Пределы допускаемой абсолютной основной погрешности устанавливаются по одной из формул:

; (4.3)

, (4.4)

где х – значение измеряемой величины; а и b – положительные числа.

Формула (4.3) описывает аддитивную составляющую погрешности, например, из-за неточности установки на нуль перед измерениями. Формула (4.4) означает, что в составе погрешности прибора присутствует сумма аддитивной (а) и мультипликативной (b) составляющих.

В формулах (4.3) и (4.4) значения и х могут быть выражены либо в единицах измеряемой величины – тогда класс точности обозначают заглавными буквами латинского алфавита (L, M, C. Например, “Класс точности М”, а на приборе – буквой “М”), либо в делениях шкалы прибора – тогда класс точности обозначают римскими цифрами (I, II, III). Причем меньшие погрешности соответствуют буквам, находящимся ближе к началу алфавита, или меньшим цифрам. У букв могут быть индексы в виде арабских цифр.

Рис. 4.1. Графическое представление абсолютной погрешности по формулам (4.3) и (4.4)

Пределы допускаемой приведенной основной погрешности, в %:

. (4.5)

Здесь - нормирующее значение, выраженное в единицах абсолютной погрешности ; - отвлеченное положительное число, выбираемое из ряда предпочтительных чисел:

1·10ⁿ; 1,5·10ⁿ; 2·10ⁿ; 2,5·10ⁿ; 4·10ⁿ; 5·10ⁿ; 6·10ⁿ, (4.6)

где n = +1, 0, -1, -2 и т.д.

Значение принимается равным диапазону измерения величина по шкале прибора, т.е. или равной верхнему пределу, или разности между верхним и нижним пределами шкалы.

Рис. 4.2. Графическое представление абсолютной погрешности по формуле (4.5)

Для приборов с неравномерной шкалой принимают равным 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 в виде значка . В остальных случаях класс точности обозначают конкретным числом p, например 1,5.

Пределы допускаемой относительной основной погрешности, в %:

; (4.7)

. (4.8)

Здесь - неизменная для всего диапазона измерений абсолютная погрешность; - отвлеченное положительное число, выбираемое из ряда предпочтительных чисел (4.6); c, d – отвлеченные положительные числа, выбираемые из ряда предпочтительных чисел (4.6), причем, всегда c > d; - конечное значение диапазона измерений.

Рис. 4.3. Графическое представление абсолютной погрешности по формулам (4.7) и (4.8)

Класс точности при представлении относительной погрешности по форме (4.7) обозначается в виде значения q, помещенного в кружке, например, ; при представлении по форме (4.8) – в виде дроби . По форме (4.8) обозначают класс точности цифровых приборов.

Числа a, b, c, d в формулах (4.4) и (4.8) взаимосвязаны между собой:

; . (4.9)

Таблица 4.2.