Основные понятия метрологии. Погрешность измерений. Классы точности.

Метрология – это наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности (СТ РК 2.1-2000). Она зародилась в глубокой древности, как только человеку понадобилось измерять массу, длину, время и т.п.

Погрешность (точность) измерительного прибора характеризуется разницей между показаниями прибора и истинным значением измеряемой физической величины. Поскольку истинное значение физической величины неизвестно, его невозможно определить со стопроцентной точностью, на практике в технических измерениях применяют действительное значение физической величины, которое максимально приближено к истинному и фактически заменяет его.

Погрешность (точность) прибора (разница между действительным значением и показаниями прибора) может зависеть от целого ряда факторов, присущих как самому прибору, так и изменениям внешних условий –магнитных и электрических полей, температуры и влажности окружающей среды и т.д.

Средства КИП и А характеризуются двумя видами погрешности:

Основная погрешность характеризует работу прибора в нормальных условиях, оговоренных техническими условиями завода –изготовителя. Основная погрешность является нормальной для прибора.

Дополнительная погрешность возникает в приборе при отклонении одной или нескольких величин от требуемых норм. Например, при неправильной эксплуатации.

Абсолютная погрешность ∆х –разность между показаниями рабочего прибора х и истинным (действительным) значением измеряемой величины х₀. ∆х= х-х₀

В технике наиболее приемлемыми являются относительная и приведенная погрешности.

Относительная погрешность γ_отн –характеризуется отношением абсолютной погрешности ∆х к действительному значению измеряемой величины х₀ в процентах γ_отн=(∆х/х₀)×100%

Приведенная погрешность γ_пр представляет собой отношение абсолютной погрешности к длине шкалы, верхнему пределу измерения х_N γ_отн=(∆х/х_N)×100%

Значение приведённой погрешности, выраженное в процентах, определяет класс точности прибора.

Класс точности прибора – максимально допустимая приведённая погрешность (в процентах) при нормальных условиях эксплуатации. Стандартами установлены следующие классы точности приборов: 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5; 4. Класс точности прибора указан на его лицевой части и в паспорте.

Например: для манометра с пределом измерения 0-600кПа и классом точности 1 погрешность измерения составит 6кПа.

В метрологии принято разделять случайную и систематическую погрешности.

Систематическая погрешность возникает из-за несовершенства метода выполнения измерения, погрешности средств измерений, неточного знания математической модели измерения, из-за влияния условий, погрешностей градуировки и поверки средств измерения. Систематическая погрешность характеризуется повторяемостью, так как известна закономерность её появления. Следовательно, можно предвидеть появление этих погрешностей и делать поправки. Такие погрешности делятся на постоянные и временные. К постоянным относятся погрешности приборов, к временным относятся погрешности условий применения этих приборов.

Случайная погрешность изменяется по неопределенному закону, поэтому предвидеть такие погрешности и делать на них поправки невозможно.

Случайная погрешность характеризует такое качество, как точность измерений, а систематическая – правильность измерения.

Например, при измерениях, проводимых с помощью линейки или рулетки, как правило, преобладает случайная составляющая погрешности, объясняемая следующими основными причинами:

     неточностью (перекосом) установки рулетки (линейки);

     неточностью установки начала отсчёта;

     изменением угла наблюдения;

     усталостью глаз;

     изменением освещения.

Например, измерение размера штангенциркулем при повышенной температуре окружающей среды приведет к погрешности измерения связанного с тепловым расширением металлов. Износ губок штангенциркуля так же приведет к погрешности измерения. Однако такие погрешности в отличие от случайных можно предвидеть и учесть.

Погрешности средств измерений определяют методом сравнения показаний с образцовым прибором повышенного класса точности 0,02; 0,05; 0,1; 0,2.