7 Погрешности средств измерений. Классы точности

Средства измерений могут с успехом использоваться в процессе измерений только тогда, ко­гда известны их метрологические свой­ства. Эти свойства описываются путем указания номи­нальных зна­чений тех или иных параметров — характеристик и допускаемых отклонений от них. Специфической метрологической характеристи­кой средств измерений является их погреш­ность. Сведения о по­грешностях средств измерений необходимы для оценки погрешно­стей изме­рений.

Показания измерительных приборов или других средств измере­ний всегда в большей или меньшей степени отличаются от действи­тельного значения измеряемой величины. Разность ме­жду показа­нием прибора ) и истинным значением измеряемой величины называется абсолютной погрешностью измеритель­ного прибора (средства измерений):

В связи с тем, что истинное значение измеряемой величины остается неизвестным, на прак­тике вместо него пользуются дейст­вительным значением измеряемой величины, т. е. значе­нием вели­чины, определенной по отсчетному устройству средства измерений, принятого за эта­лон, и выраженной в принятых единицах этой ве­личины.

Отношение абсолютной погрешности измерительного прибора к истинному значению изме­ряемой им величины называется отно­сительной погрешностью и выражается в долях или про­центах измеряемой величины. На практике абсолютную погреш­ность обычно относят к показа­нию измерительного прибора. Относительная погрешность может быть использована в качест­ве одной из характеристик точности средства измерений.

Величина, равная по абсолютному значению абсолютной по­грешности и противополож­ная ей по знаку, называется поправ­кой к показанию прибора:

Для получения действительного значения измеряемой величины эта поправка должна быть алгебраически прибавлена к показанию прибора:

Метрологической характеристикой точности большинства тех­нических средств измере­ний являются пределы основной и допол­нительных погрешностей. Основной погрешностью на­зывается погрешность средства измерений, используемого в нормальных условиях, определяе­мых ГОСТами или другими техниче­скими условиями на средства измерений.

Под нормальными условиями применения средств измерений понимают условия их эксплуа­тации, при которых влияющие вели­чины (температура окружающего воздуха; давление окружающей среды, ее влажность; напряжение питания; частота тока; вибрации и т. п.) имеют нормальные значения или находятся в пределах нор­мальной области значений.

Дополнительной погрешностью называется погреш­ность средства измерений, вызывае­мая действием на него условий при отклонении их действительных значений от нормальных (нор­мативных) или при выходе за пределы нормальной области зна­чений.

Под пределами основной и дополнительной погрешностей пони­мают наибольшую (без учета знака) соответствующую погреш­ность средства измерений (изменение показаний), при которой оно может быть признано годным и допущено к применению. Пределы допустимых ос­новной и дополнительной погрешностей средств из­мерений устанавливаются в виде абсолют­ных и приведенных по­грешностей.

Средства измерений в зависимости от значения величины основ­ной приведенной погрешно­сти разбиваются на классы точности, ко­торые представляют собой число, равное наи­большему допустимо­му значению основной погрешности в процентах. При этой цифре индекс «процент» не указывается. Таким образом, цифра класса точности показывает значение, кото­рое не превосходит приведен­ная погрешность данного средства измерений при его использова­нии в этих условиях измерений.

Классы точности характеризуют свойства средств измерений в отношении точности, од­нако они не являются непосредственным по­казателем точности измерений, выполненных с помо­щью этих средств, так как точность зависит также от метода измерений и ус­ловий выполне­ния измерений.

5КЛАССИФИКАЦИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Измерительные преобразователи (или просто пре­образователи, или датчики) предназначены для получения сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, даль­нейшего преобразования, обработки и хранения, но не поддаю­щейся непосредственному восприятию наблюдателем. Необходимо различать измерительные преобразователи и преобразовательные-элементы сложных измерительных приборов. Первые представляют собой средства измерений и обладают нормируемыми метрологи­ческими свойствами. Вторые не имеют самостоятельного метроло­гического значения и отдельно без того прибора, в который они входят, не применяются.

Измерительные преобразователи подразделяются на следующие основные группы:

1. Первичные — преобразователи, к которым подводится изме­ряемая величина. Эти преобразователи являются первыми в изме­рительной цепи и предназначены для первичного преобразования физической измеряемой величины в форму, удобную для дальней­шего использования.

2. Промежуточные — преобразователи, которые занимают в из мерительной цепи место после первичного преобразователя и пред­назначены для осуществления всех необходимых преобразований

(усиление, выпрямление, сглаживание и т. п.).

3. Передающие — преобразователи, которые предназначены для дистанционной передачи сигналов измерительной информации.

Преобразователи по виду потребляемой энергии и входных и выходных сигналов могут быть электрическими, гидравлическими, пневматическими, пневмоалектрическими, электропневматическими и др.

Измерительные приборы (или просто приборы) пред­назначены для получения сигнала измерительной информации (электрического, пневматического, оптического и др.) в форме, до­ступной для непосредственного восприятия наблюдателем. Приборы подразделяются на аналоговые показания которых являются не­прерывной функцией измеряемой величины, и цифровые, показа­ния которых являются дискретными и представляются цифровой форме.

В зависимости от формы представления измерительной инфор­мации измерительные приборы подразделяются на следующие группы:

1. Показывающие — приборы, которые обеспечивают только отсчет показаний.

2. Регистрирующие — приборы, которые обеспечивают регист­рацию показаний. Эта группа включает два основных типа при­боров: самопишущие, в которых показания записываются в виде диаграмм, и печатающие, в которых показания записываются в ви­де цифр.

3. Интегрирующие — приборы, в которых измеряемая величина интегрируется по времени или другой независимой переменной.

4. Суммирующие — приборы, показания которых функциональ­но связаны с суммой двух или нескольких величин, подводимых к прибору по разным каналам.

К измерительным приборам также относится большой ряд измерительных устройств, снабженных индукционными, фотооптическими или контактными уст­ройствами, или реле, обеспечивающими их использование в целях автоматического регулирования и управления