Классы точности средств измерений

Характеристики, введенные ГОСТ 8.009-84, наиболее полно описывают метрологические свойства СИ. Однако в настоящее время в эксплуатации находится достаточно большое число СИ, метрологические характеристики которых нормированы несколько по-другому, а именно на основе классов точности. Класс точности — это обобщенная характеристика СИ, выражаемая пределами допускаемых значений его основной и дополнительной погрешностей, а также другими характеристиками, влияющими на точность. Класс точности не является непосредственной оценкой точности измерений, выполняемых этим СИ, поскольку погрешность зависит еще от ряда факторов: метода измерений, условий измерений и т.д. Класс точности лишь позволяет судить о том, в каких пределах находится погрешность СИ данного типа. Общие положения деления средств измерений по классу точности устанавливает ГОСТ 8.401-80.

Предел допускаемой основной погрешности

Пределы допускаемой основной погрешности Δ_си, определяемые классом точности — это интервал, в котором находится значение основной погрешности СИ. Если СИ имеет незначительную случайную составляющую, то определение Δ_си относится к нахождению систематической погрешности и случайной погрешности, обусловленной гистерезисом, и является достаточно строгим. При этом предел Δ_си= Δ_0SР+0,5Н_op.

Если СИ имеет существенную случайную погрешность, то для него определение предела допускаемой основной погрешности является нечетким. Его следует понимать как интервал, в котором находится значение основной погрешности с неизвестной вероятностью, близкой к единице: Δ_СИ=±(Δ_оsр+Кσ[Δ’_о]+0,5Н_0Р), где К — коэффициент, зависящий от доверительной вероятности Р.

Предел допускаемой дополнительной погрешности

Предел допускаемой дополнительной погрешности, вызванной изменением Δξ, влияющей величины ξ, может быть найден с использованием функции влияния ψ(ξ):

Δ_ДСИ=± Δξ[dψ(ξ)/dξ]_max. В частности, если ψ(ξ)=Aξ) то Δ_ДСИ=±AΔξ.

Классы точности СИ

Классы точности СИ устанавливаются в стандартах или технических условиях. Средство измерений может иметь два и более класса точности. Например, при наличии у него двух или более диапазонов измерений одной и той же физической величины ему можно присваивать два или более класса точности. Приборы, предназначенные для измерения нескольких физических величин, также могут иметь различные классы точности для каждой измеряемой величины.

Пределы допускаемых основной и дополнительной погрешностей выражают в форме приведенных, относительных или абсолютных погрешностей. Выбор формы представления зависит от характера изменения погрешностей в пределах диапазона измерений, а также от условий применения и назначения СИ.

Пределы допускаемой абсолютной основной погрешности устанавливаются по одной из формул: Δ=±а или Δ=±(а+bx) , где х — значение измеряемой величины или число делений, отсчитанное по шкале; a, b — положительные числа, не зависящие от х. Первая формула описывает чисто аддитивную погрешность (рис. 1, а), а вторая – сумму аддитивной и мультипликативной погрешностей (рис. 1, в). В технической документации классы точности, установленные в виде абсолютных погрешностей, обозначают, например, «Класс точности М», а на приборе — буквой «М». Для обозначения используются прописные буквы латинского алфавита или римские цифры, причем меньшие пределы погрешностей должны соответствовать буквам, находящимся ближе к началу алфавита, или меньшим цифрам.

Рис. 1 Аддитивная (а), мультипликативная (б) и суммарная (в) погрешности в абсолютной и относительной формах

Пределы допускаемой приведенной основной погрешности определяются по формуле γ=A/x_N=±р , где x_N — нормирующее значение, выраженное в тех же единицах, что и Δ; р- отвлеченное положительное число, выбираемое из ряда значений: (1; 1,5; 2; 2,5; 4; 5; 6)x10ⁿ; n=1; 0; -1; -2;…

Нормирующее значение x_N устанавливается равным большему из пределов измерений (или модулей) для СИ с равномерной, практически равномерной или степенной шкалами и для измерительных преобразователей, если нулевое значение выходного сигнала находится на краю или вне диапазона измерений.

Для СИ, шкала которых имеет условный нуль, x_N равно модулю разности пределов измерений. Например, для вольтметра термоэлектрического термометра с пределами измерений 100 и 600°С нормирующее значение равно 500°С. Для СИ с заданным номинальным значением x_N устанавливают равным этому значению.

В стандартах или технических условиях на СИ указывается минимальное значение х₀, начиная с которого применим принятый способ выражения пределов допускаемой относительной погрешности. Отношение х_к/х₀ называется динамическим диапазоном измерения.

Предел допускаемой дополнительной погрешности Δ_дси может указываться в виде:

• постоянного значения для всей рабочей области влияющей величины или постоянных значений по интервалам рабочей области влияющей величины;
• отношения предела допускаемой дополнительной погрешности, соответствующего регламентированному интервалу влияющей величины, к этому интервалу;
• зависимости предела Δ_дси от влияющей величины (предельной функции влияния);
• функциональной зависимости пределов допускаемых отклонений от номинальной функции влияния.