Как определяется класс точности измерительного прибора?. Сколько лет необходимо провести испытания с целью определить соответствие приборов того или иного класса точности

Измерительные приборы: вольтметры, амперметры, токовые клещи, осциллографы и другие — это устройства, предназначенные для определения искомых величин в заданном диапазоне, каждый из них имеет свою точность, причем устройства, измеряющие одну и ту же величину, в зависимости от модели, могут отличаться по точности и классу.

Что такое класс точности

Определение: «Класс точности измерения — это общая характеристика точности средства измерения, определяемая пределами допустимых основных и дополнительных погрешностей, а также другими факторами, влияющими на нее».

Сам по себе класс не является постоянной величиной измерения, потому что само измерение зачастую зависит от множества переменных: места измерения, температуры, влажности и других факторов, класс позволяет определить лишь только в каком диапазоне относительных погрешностей работает данный прибор.

Чтобы заранее оценить погрешность, которую измерит устройство, также могут использоваться нормативные справочные значения.

Устаревание, несовершенство изготовления измерителей, внешние воздействия — это основной показатель отклонения погрешностей.

Относительная погрешность — это отношение абсолютной погрешности к модулю действительного приближенного показателя полученного значения, измеряется в %.

Абсолютная погрешность рассчитывается следующим образом:

∆=±a или ∆=(a+bx)

x — число делений, нормирующее значение величины

a, b – положительные числа, не зависящие от х

Абсолютная и приведенная погрешность рассчитывается по следующим формулам, см. таблицу ниже

Какие классы точности бывают, как обозначаются

Как мы уже успели выяснить, интервал погрешности определяется классом точности. Данная величина рассчитывается, устанавливается ГОСТом и техническими условиями. В зависимости от заданной погрешность, бывает: абсолютная, приведенная, относительная, см. таблицу ниже

Согласно ГОСТ 8.401-80 в системе СИ классы точности обычно помечается латинской буквой, часто с добавлением индекса, отмеченного цифрой. Чем меньше погрешность, соответственно, меньше цифра и буквенное значение выше по алфавиту, тем более высокая точность.

Приборы, способные выполнять множество различных замеров, могут быть одновременно более двух классов.

Класс точности обозначается на корпусе устройства в виде числа обведенного в кружок, обозначает диапазон погрешностей измерений в процентах. Например, цифра ② означает относительную погрешность ±2%. Если рядом со знаком присутствует значок в виде галочки, это значит, что длина шкалы используется в качестве вспомогательного определения погрешности.

• 0,1, 0,2 – считается самым высоким классом
• 0,5, 1 – чаще применяется для устройств средней ценовой категории, например, бытовых
• 1,5, 2,5 – используется для приборов измерения с низкой точностью или индикаторов, аналоговых датчиков

Примечание. На корпусе высокоточных измерителей, класс может не наносится. Обозначение таких устройств как правило выполняется особыми знаками.

Каким ГОСТом регламентируется точность приборов?

ГОСТ 8.401-80 «Классы точности средств измерений» общие требования. Нормативным документом устанавливаются общие положения классификации точностей измерительных приборов.

Как определить класс точности электроизмерительного прибора, формулы расчета

Чтобы определить класс точности, необходимо взглянуть на его корпус или инструкцию пользователя, в ней вы можете увидеть цифру, обведенную в круг, например, ① это означает, что ваш прибор измеряет величину с относительной погрешностью ±1%.

Но что делать если известна относительная погрешность и необходимо рассчитать класс точности, например, амперметра, вольтметра и т.д. Рассмотрим на примере амперметра: известна ∆x=базовая (абсолютная) погрешность 0,025 (см. в инструкции), количество делений х=12

Находим относительную погрешность:

Y= 100×0,025/12=0,208 или 2,08%

(вывод: класс точности — 2,5).

Следует отметить, что погрешность неравномерна на всем диапазоне шкалы, измеряя малую величину вы можете получить наибольшую неточность и с увеличением искомой величины она уменьшается, для примера рассмотрим следующий вариант:

Вольтметр с классом p=±2, верхний предел показаний прибора Xn=80В, число делений x=12

Предел абсолютной допустимой погрешности:

Относительная погрешность одного деления:

Если вам необходимо выполнить более подробный расчет, смотрите ГОСТ 8.401-80 п.3.2.6.

Поверка приборов, для чего она нужна

Все измерительные приборы измеряют с некой погрешностью, класс точности говорит лишь о том, в каком диапазоне она находится. Бывают случаи, когда диапазон погрешности незаметно увеличивается, и мы начинаем замечать, что измеритель «по-простому» начинает врать. В таких случаях помогает поверка.

Это процесс измерения эталонной величины в идеальных условиях прибором, обычно проводится метрологической службой или в метрологическом отделе предприятия производителя.

Существует первичная и периодическая, первичную проверку проводят после выпуска изделия и выдают сертификат, периодическую проводят не реже чем раз в год, для ответственных приборов чаще.

Поэтому если вы сомневаетесь в правильности работы устройства, вам следует провести его поверку в ближайшей метрологической службе, потому что измеритель может врать как в меньшую, так и в большую сторону.

Как легко проверить потребление электроэнергии в квартире, можете узнать в нашей статье.

Видео на тему относительная погрешность прибора

https://youtube.com/watch?v=z9HfjkOK-ac%3Fenablejsapi%3D1%26autoplay%3D0%26cc_load_policy%3D0%26cc_lang_pref%3D%26iv_load_policy%3D1%26loop%3D0%26modestbranding%3D0%26rel%3D1%26fs%3D1%26playsinline%3D0%26autohide%3D2%26theme%3Ddark%26color%3Dred%26controls%3D1%26

Класс точности является важным показателем для каждого прибора, при выборе всегда обращайте внимание на него. Если вам нужен, например, электрический счетчик, важно чтобы он измерял потребление энергии с максимальной точностью, благодаря этому за весь период эксплуатации, вы сможете сэкономить приличную сумму средств.

Но, а если вам необходимо просто периодически проверять напряжение в розетке, для этого не стоит переплачивать за дорогостоящую покупку.

Для получения количественной информации о физических величинах применяются средства измерения (СИ) — приборы различной степени сложности, от простейшей линейки до современных цифровых осциллографов и электронных микроскопов. При этом ни один из существующих приборов объективно нельзя признать идеально точным. Измеренная величина всегда разнится с истинным значением на некоторую ошибку — погрешность, обусловленную параметрами самого прибора и измерительными условиями (температура, влажность, давление).

Производители СИ стремятся добиться максимально возможной точности для так называемых прецизионных (научных) приборов. Для многих сфер применения вполне допустимый контроль величин с точностью, не превышающей разумные для данной области пределы. Предсказуемая величина погрешности задаётся с помощью такого параметра, как класс точности (КТ).

Определение класса точности

Поскольку регистрация физической величины не может быть произведена с абсолютной точностью, то, следовательно, любое проведённое измерение содержит некую погрешность. Иногда в этом контексте используется термин «ошибка измерения», который говорит не о неправильном результате измерения, а лишь о наличии погрешности. Различают три вида числовых погрешностей

1. Абсолютная погрешность: Δ=х_д-х_изм, где:

• х_д — действительное (истинное) значение измеряемой величины;
• х_изм — измеренное значение.

2. Относительная погрешность: δ=(Δ/х_д)*100%.

3. Приведённая погрешность: γ=(Δ/х_н)*100%, где х_н — нормирующее значение, равное диапазону измерения СИ, то есть измерительной шкале.

Когда в процессе измерений задействовано несколько приборов, то определяется обобщенная (совокупная) характеристика. Все погрешности, выраженные в одних единицах, суммируются.

В зависимости от условий эксплуатации погрешность может быть основной и дополнительной:

• Основная погрешность — это погрешность СИ при нормальных условиях, которые соответствуют ГОСТ 8.395-80 «Нормальные условия измерений при поверке».
• Дополнительная погрешность — это добавочная погрешность СИ, возникающая вследствие выхода за нормативные пределы, установленные данным стандартом. Например, могут быть превышены пределы допустимой температуры окружающей среды, влажности воздуха, атмосферного давления, частоты и напряжения питающей сети.

Общая погрешность прибора зависит от длительности и условий эксплуатации, а поскольку её величина в каждом данном измерении неизвестна, то изготовитель обычно указывают диапазон (–θх, +θх) возможных значений погрешности прибора или полосу погрешностей, которую определяют экспериментально не для конкретного прибора, а для партии приборов данной серии. Границу θх полосы погрешностей прибора называют нормированным значением приборной погрешности или пределом допускаемой погрешности данного СИ.

Точность СИ — свойство устройства обеспечивать измерения с минимальной погрешностью (близкой к нулю). В качестве единого, обобщённого параметра для СИ введено понятие КТ, обусловленное пределами допускаемых основной и дополнительной погрешностей, а также прочими свойствами прибора, от которых зависит его точность.

КТ прибора — это число, соответствующее максимально допустимой нормами погрешности. КТ выражается в процентах от верхнего предела измерительной шкалы устройства.

Сколько КТ существует и как они обозначаются

В соответствии с ГОСТ 8.401-80, КТ обозначаются буквой латинского алфавита в сочетании с числовым (цифровым) индексом. Чем меньше число и выше место в алфавите латинской буквы, тем больше значение КТ. Обозначение КТ наносится на прибор в виде числа, вписанного в окружность, указывающего на величину разброса (плюс-минус) погрешностей измерений в процентах. Например, число 1,6 означает относительную погрешность ±1,6%. Если дополнительно имеется пиктограмма в виде «галки», то это означает, что весь диапазон шкалы необходимо применять для определения погрешности.

Далее идут следующие классы:

• 0,1 и 0,2 — самые высокие (прецизионные) классы для научных приборов;
• 0,5 и 0,6 — для бытовых устройств средней ценовой категории;
• 1,5 и 2,5 — для приборов с пониженной точностью измерения;
• В случае отсутствия на шкале прибора информации о КТ абсолютную погрешность приравнивают к половине наименьшего деления шкалы.

На высокоточных приборах маркер КТ может отсутствовать. Идентификация точности подобных устройств выполняется особыми знаками.

Какой ГОСТ систематизирует понятие точности применительно к измерительным приборам?

Основным нормативным актом, устанавливающим понятие КТ, является ГОСТ 8.401-80 «Классы точности средств измерения. Общие требования». Несмотря на то что нормативный акт был введён в действие в СССР в прошлом веке, его действие было подтверждено переизданием в октябре 2010 г. без каких-либо поправок. Это говорит о том, что базовые принципы и понятия сохранили свою актуальность.

В стандарте сформулированы общие положения ранжирования СИ на точностные классы, методики нормирования метрологических параметров и обозначения КТ:

• Если СИ, предназначенное для фиксации только одной физической величины, имеет два или более диапазона измерений, то ему может присваиваться два и более КТ.
• Если с помощью СИ может измеряться две или более физические величины (например, ток и напряжение), то могут быть присвоены различные КТ для каждой измеряемой величины.
• СИ должны соответствовать требованиям к метрологическим характеристикам, полученным при присвоении им КТ как при приёмке их на производстве, так и в процессе последующей эксплуатации.
• КТ присваиваются СИ после проведения государственных испытаний.

Как определить КТ электроизмерительного прибора

Для определения КТ прибора необходимо осмотреть корпус прибора и инструкцию, где обнаружится число, вписанное в окружность, например, 2. Это означает, что относительная погрешность прибора составляет ±2,0%. КТ нанесён на корпус или шкалу устройства. Если обозначение отсутствует, то это означает, что КТ превышает 4%.

Для чего нужна поверка приборов

КТ позволяет установить диапазон, в котором находится погрешность данного прибора. Величина диапазона погрешности не является константой и в силу различных причин (например, износа отдельных деталей прибора) может увеличиваться, что приводит к недостоверным результатам измерений. Для предотвращения таких ошибок введена процедура периодической поверки приборов.

Для организации процесса поверки должны быть обеспечены климатические условия, близкие к идеальным. Как правило, поверка проводится государственными метрологическими службами или в метрологических отделах предприятий, изготовивших данный прибор.

Различают первичную и периодическую поверки:

• Первичная проводится сразу после изготовления прибора с выдачей соответствующего сертификата.
• Периодическая поверка проводится, как правило, не реже одного раза в год. Для высокоточных (прецизионных) СИ могут устанавливаться меньшие межповерочные сроки.

Для популярных нынче бытовых счетчиков учёта электроэнергии и воды сроки поверки существенно больше:

• На холодную воду — раз в 6 лет.
• На горячую воду — раз в 4 года.
• На электросчётчики в зависимости от модели срок поверки может превышать 10 лет.

На всякий случай о другом «классе точности»

Следует упомянуть, что понятие КТ точности используется также в области, связанной с качеством поверхности металла после обработки на токарных, фрезерных и других станках. Несмотря на одинаковое словосочетание, речь идёт о таких характеристиках, как степень шероховатости, категории чистоты обработки металлов. Если поисковики в интернете будут выдавать ссылки на обе темы, то это не более, чем «однофамильцы».

Заключение

КТ СИ позволяет осуществить оптимальный выбор прибора для решения конкретной задачи. Для проведения лабораторных, научных измерений понадобится аппаратура самой высокой или прецизионной точности. Хороший уровень точности электросчётчика поможет контролировать потребление энергии, не переплачивая лишних средств. Для проведения простых электромонтажных работ, связанных с контролем качества монтажа, наличия заземления, измерений напряжений и токов в жилом помещении, вполне сгодится бюджетный мультиметр с невысоким КТ.

Учет всех нормируемых метрологических характеристик средств измерений – сложная и трудоемкая процедура, проводимая только при измерениях очень высокой точности, характерных для метрологической практики. В обиходе и на производстве такая точность не рациональна. Поэтому для средств измерений, используемых в повседневной практике, принято деление по точности на классы.

Класс точности средств измерений – обобщенная характеристика данного типа средств измерений, как правило, отражающая уровень их точности, выражаемая пре­делами допускаемых основной и дополнительной погрешностей, а также другими характеристиками, влияющими на точность.

Например, класс точности концевых мер длины характеризует близость их размера к номинальному, допускаемое отклонение от плоскопараллельности, а также притираемость и стабильность; класс точности вольтметров характеризует пределы допускаемой основной погрешности и допускаемых изменений показаний, вызываемых внешним магнитным полем и отклонением от нормальных значений температуры, частоты переменного тока и некоторых других величин.

Класс точности дает возможность судить о том, в каких пределах находится погрешность средств измерений одного типа, но не является непосредственным показателем точности измере­ний, выполняемых с помощью каждого из этих средств. Они удобны для сравнительной оценки качества СИ, их выбора, международной торговли. Но по ним трудно установить градацию СИ по точности, у которых нормируется комплекс метрологических характеристик. Устанавливаются по ГОСТ 8.401 – 80 «ГСИ. Классы точности средств измерений. Общие положения».

Классы точности конкретных типов СИ устанавливаются стандартами, содержащими технические требования к средствам измерений.

СИ с двумя или более диапазонами измерений одной и той же физической величины допускается присваивать два или более класса точности. СИ, предназначенным для измерения двух или более физических величин, допускается присваивать различные классы точности для каждой измеряемой величины (например, цифровой вольтметр – омметр имеет два класса точности).

С целью ограничения номенклатуры СИ по точности для СИ конкретного типа устанавливают ограниченное число классов точности.

Классы точности цифровых измерительных приборов со встроенными вычислительными устройствами для обработки результатов измерений устанавливают без учета режима обработки.

Присваивается класс по результатам приемочных испытаний и может понижаться по результатам поверки.

Основой для присвоения измерительным приборам того или иного класса точности является допускаемая основная погрешность и способ ее выражения. Пределы допускаемой основной погрешности выражают в форме приведенной, относительной или абсолютной погрешностей. Форма зависит от характера изменения погрешностей в пределах диапазона измерений, а также от условий применения и назначения средств измерений конкретного вида.

Метрологические характеристики, определяемые классом точности, нормируются следующим образом:

— в форме приведенных погрешностей – если границы погрешностей можно получить практически неизменными в пределах диапазона измерений;

— в форме относительных погрешностей – если указанные границы нельзя полагать постоянными;

— в форме абсолютных погрешностей (т.е. в единицах измеряемой величины или в делениях шкалы СИ) – если погрешность результатов измерений в данной области измерений принято выражать в единицах измеряемой величины или в делениях шкалы. Например, для мер массы или длины.

Если границы абсолютных погрешностей можно полагать практически неизменными, то пределы допускаемых погрешностей имеют вид:

D_n = ±а.

Если границы относительных погрешностей можно полагать практически неизменными:

d_n = = q.

Если границы абсолютных погрешностей можно полагать изменяющимися практически линейно:

D_n = ±(a + вх_n),

Тогда для относительных погрешностей:

где D_n – пределы допускаемой абсолютной основной погрешности выраженной в единицах измеряемой величины на входе (выходе) или условно в делениях шкалы; х_n – значение измеряемой величины на входе (выходе) СИ или число делений, отсчитываемых по шкале; а, в – положительные числа, не зависящие от х_n; d_n – пределы допускаемой относительной основной погрешности, %;

q – отвлечённое число, выбираемое из ряда; Хк – больший (по модулю) из пределов измерений; c, d – положительные числа, выбираемые из ряда: ; ; ; ; ; ; ; ; (где n = 1; 0; –1; –2 и т.д.).

c = в + d;

Указание только абсолютной погрешности не позволяет сравнивать между собой по точности приборы с разными диапазонами измерений. Поэтому для электрических измеряемых приборов, манометров, приборов измерения физико-химических величин и др. устанавливаются пределы допускаемой приведённой погрешности:

g = = ±р, %

где X_N – нормирующее значение, выраженное в единицах D_n; р – отвлечённое положительное число, выбираемое из выше приведенного ряда.

Нормирующее значение X_N выбирают в зависимости от вида и характера шкалы прибора. Если прибор имеет равномерную шкалу и нулевая отметка находится на краю шкалы или вне её, то за X_N принимают конечное значение шкалы. Для таких же приборов, но с нулевой отметкой внутри шкалы, X_N равно сумме конечных значений рабочей части шкалы (без учёта знаков). Когда прибор предназначен для измерения отклонения измеряемой величины от номинального значения, за нормирующее значение шкалы принимают это номинальное значение. Если шкала нелинейна (гиперболическая, логарифмическая), то X_N равно длине шкалы. Для СИ физической величины, для которых принята шкала с условным нулём, X_N устанавливают равным модулю разности пределов измерений. Например для милливольтметра термоэлектрического термометра с пределами 200 и 600°С X_N = 400°С. Для частотомеров с диапазоном измерений 45 – 55 Гц и номинальной частотой 50Гц X_N = 50Гц.

Пределы допускаемых погрешностей должны быть выражены не более чем двумя значащими цифрами, причем погрешность округления при вычислении пределов должна быть менее 5%.

Класс точности измерительного прибора — это обобщенная характеристика, определяемая пределами допускаемых основных и дополнительных погрешностей, а также другими свойствами, влияющими на точность, значения которых установлены в стандартах на отдельные виды средств измерений. Класс точности средств измерений характеризует их свойства в отношении точности, но не является непосредственным показателем точности измерений, выполняемых при помощи этих средств.

Для того чтобы заранее оценить погрешность, которую внесет данное средство измерений в результат, пользуются нормированными значениями погрешности. Под ними понимают предельные для данного типа средства измерений погрешности.

Погрешности отдельных измерительных приборов данного типа могут быть различными, иметь отличающиеся друг от друга систематические и случайные составляющие, но в целом погрешность данного измерительного прибора не должна превосходить нормированного значения. Границы основной погрешности и коэффициентов влияния заносят в паспорт каждого измерительного прибора.

Основные способы нормирования допускаемых погрешностей и обозначения классов точности средств измерений установлены ГОСТ.

На шкале измерительного прибора маркируют значение класса точности измерительного прибора в виде числа, указывающего нормированное значение погрешности. Выраженное в процентах, оно может иметь значения 6; 4; 2,5; 1,5; 1,0; 0,5; 0,2; 0,1; 0,05; 0,02; 0,01; 0,005; 0,002; 0,001 и т. д.

Если обозначаемое на шкале значение класса точности обведено кружком, например 1,5, это означает, что погрешность чувствительности δs = 1,5%. Так нормируют погрешности масштабных преобразователей (делителей напряжения, измерительных шунтов, измерительных трансформаторов тока и напряжения и т. п.).

Это означает, что для данного измерительного прибора погрешность чувствительности δs = dx/x — постоянная величина при любом значении х. Граница относительной погрешности δ(х) постоянна и при любом значении х просто равна значению δs, а абсолютная погрешность результата измерений определяется как dx = δsx

Для таких измерительных приборов всегда указывают границы рабочего диапазона, в которых такая оценка справедлива.

Если на шкале измерительного прибора цифра класса точности не подчеркнута, например 0,5, это означает, что прибор нормируется приведенной погрешностью нуля δо = 0,5 %. У таких приборов для любых значений х граница абсолютной погрешности нуля dx = dо = const, а δо = dо/хн.

При равномерной или степенной шкале измерительного прибора и нулевой отметке на краю шкалы или вне ее за хн принимают верхний предел диапазона измерений. Если нулевая отметка находится посредине шкалы, то хн равно протяженности диапазона измерений, например для миллиамперметра со шкалой от -3 до +3 мА, хн= 3 — (-3)=6 А.

Однако будет грубейшей ошибкой полагать, что амперметр класса точности 0,5 обеспечивает во всем диапазоне измерений погрешность результатов измерений ±0,5 %. Значение погрешности δо увеличивается обратно пропорционально х, то есть относительная погрешность δ(х) равна классу точности измерительного прибора лишь на последней отметке шкалы (при х = хк). При х = 0,1хк она в 10 раз больше класса точности. При приближении х к нулю δ(х) стремится к бесконечности, то есть такими приборами делать измерения в начальной части шкалы недопустимо.

На измерительных приборах с резко неравномерной шкалой (например на омметрах) класс точности указывают в долях от длины шкалы и обозначают как 1,5 с обозначением ниже цифр знака «угол».

Если обозначение класса точности на шкале измерительного прибора дано в виде дроби (например 0,02/0,01), это указывает на то, что приведенная погрешность в конце диапазона измерений δпрк = ±0,02 %, а в нуле диапазона δпрк = -0,01 %. К таким измерительным приборам относятся высокоточные цифровые вольтметры, потенциометры постоянного тока и другие высокоточные приборы.

В этом случае δ(х) = δк + δн (хк/х — 1), где хк — верхний предел измерений (конечное значение шкалы прибора), х — измеряемое значение.

Обозначение классов точности

Классы точности средств измерений

Понятие о точности измерений и средств измерений

Точность результата измерений – одна из характеристик качества измерений, отражающая близость к нулю погрешности результата измерений. т.е. близость результата измерений к истинному значению величины. Но если погрешность измерений можно количественно выразить в единицах измеряемой величины или в отношении погрешности к результату измерений, то точность измерений количественно непосредственно из результата измерений определить нельзя. Поэтому обычно говорят о высокой (средней, низкой) точности измерений в качественном отношении, ориентируясь на полученную при измерениях соответственно незначительную погрешность (среднюю, высокую).

Значение точности ε иногда определяют величиной, обратной модулю относительной погрешности:

где δ – относительная погрешность.

Если бы точность характеризовалась значением, обратным абсолютной погрешности, то имела бы соответствующую обратную погрешности единицу измерения, что неудобно в применении. Вот почему удобнее количественно оценивать точность измерений с помощью относительной погрешности измерений.

Точность средства измерений – характеристика качества средства измерений, отражающая близость его погрешности к нулю. Считается, что чем меньше погрешность, тем точнее средство измерений.

При многократных измерениях их точность на практике определяют следующими характеристиками:

1) равноточные измерения: сходимость результатов измерений – близость друг к другу результатов измерений одной и той же величины, выполненных повторно одними и теми же средствами, одним и тем же методом в одинаковых условиях и с одинаковой тщательностью;

2) неравноточные измерения: воспроизводимость результатов измерений – близость результатов измерений одной и той же величины, полученных в разных местах, разными методами, разными средствами, разными операторами, в разное время, но приведенных к одним и тем же условиям измерений (температуре, давлению, влажности и др.).

Класс точности средств измерений – обобщенная характеристика данного типа средств измерений, как правило, отражающая уровень их точности, выражаемая пределами допускаемых основной и дополнительных погрешностей, а также другими характеристиками, влияющими на точность.

Класс точности дает возможность судить о том, в каких пределах находится погрешность средства измерений одного типа, но не является непосредственным показателем точности измерений, выполняемых с помощью каждого из этих средств. Это важно при выборе средств измерений в зависимости от заданной точности измерений.

Для установления классов точности средств измерений во многих странах применяются общие правила, в соответствии с которыми производится количественная оценка гарантированных границ погрешности средств измерений данного типа. В нашей стране такие правила содержатся в ГОСТ 8.401-80 «Классы точности средств измерений. Общие требования». Класс точности не устанавливается на средства измерений, у которых отдельно нормируются систематическая и случайная составляющие основной погрешности, и в тех случаях, когда динамические погрешности являются превалирующими. Кроме того, классы точности не устанавливаются на средства измерений, при использовании которых поправки в результаты измерений с целью исключения дополнительных погрешностей вносить не предусматривается.

Классы точности указываются в частных стандартах (технических условиях), содержащих конкретные технические требования к тем или иным типам средств измерений. Если средство измерения предназначено для измерений нескольких величин (например, для измерения электрических напряжения и сопротивления), то класс точности определяется для каждой из величин. Так же определяется класс точности для средств измерений, имеющих несколько диапазонов измерений: каждый диапазон имеет свой класс точности.

Присваиваются классы точности средствам измерений при их разработке (по результатам приемочных испытаний). В связи с тем, что в процессе эксплуатации средств измерений их метрологические характеристики обычно ухудшаются, то допускается понижать класс точности по результатам поверки (калибровки) средства измерения.

Класс точности измерительных приборов в большинстве случаев выражается пределами допускаемой основной приведенной или относительной погрешности. При этом основной для определения формы представления класса точности прибора является характер изменения основной абсолютной погрешности средства измерений:

1) если основная абсолютная погрешность имеет аддитивный характер (Δ = а), то класс точности представляется пределами допускаемой приведенной погрешности γ, %:

γ = ± (Δ / Х_N) · 100 % = ± р, (6.2)

где р – отвлеченное положительное число;

Х_N – нормирующее значение, выраженное в тех же единицах, что и Δ;

2) если основная абсолютная погрешность имеет мультипликативный характер (Δ = bх), то класс точности представляется пределами допускаемой относительной погрешности δ, %:

δ = ± (Δ / х) · 100 % = ± q, (6.3)

где х – показания средства измерений (без учета знака);

q – отвлеченное положительное число;

3) если основная абсолютная погрешность имеет и аддитивную, и мультипликативную составляющие (Δ = а + bх), то класс точности представляется пределами допускаемой относительной погрешности δ, %:

где Х_К – больший (по модулю) из пределов измерений;

c и d – положительный числа.

В некоторых случаях класс точности представляется пределами допускаемой основной абсолютной погрешности Δ, определяемыми по формулам:

Δ = ± а (6.5)

Δ = ± (а + bx), (6.6)

где а и b – положительные числа, не зависящие от х.

Положительные числа p, q, c, d выбираются из ряда 1·10ⁿ; 1,5·10ⁿ; (1,6·10ⁿ); 2·10ⁿ; 2,5·10ⁿ; (3·10ⁿ); 4·10ⁿ; 5·10ⁿ; 6·10ⁿ (n = 1, 0, -1, -2 и т.д.). Значения, указанные в скобках, не устанавливают для вновь разрабатываемых средств измерений.

На практике редко случается, когда абсолютная погрешность чисто аддитивна или чисто мультипликативна. Поэтому класс точности в виде формулы (6.2) устанавливается, когда мультипликативной составляющей можно пренебречь, а в виде (6.3) – когда несущественна аддитивная составляющая.

От формы выражения пределов допускаемой погрешности средства измерений зависит способ их определения, а также обозначение класса точности на средстве измерений и в документации. Примеры обозначений классов точности и методы определения пределов допускаемых погрешностей средств измерений приведены в таблице 6.1.

Продолжение таблицы 6.2

Обозначение класса точности обычно не наносится на малога­баритные высокоточные меры (например, эталонные разновесы) или на те средства измерений, для которых классы точности не устанавливаются. Так, для многих типов радиоизмерительных при­боров (генераторы высокочастотных и низкочастотных колебаний, электронно-счетные частотомеры, осциллографы и др.) в техниче­ском описании, паспорте, технических условиях указываются фор­мулы, позволяющие определить систематическую, случайную или общую погрешность в соответствующем диапазоне измерений с учетом влияющих величин и др. На приборе класс точности в этих случаях не указывается (не устанавливается).

Пределы допускаемой дополнительной погрешности непосредст­венно не учитываются при установлении класса точности средства измерения, но в соответствии с ГОСТ 8.009-84 и ГОСТ 8.401-80 предусматривается их нормирование и указание в технической до­кументации:

— в виде постоянного значения влияющей величины (в пределах рабочих условий средства измерения) или в виде постоянных зна­чений по интервалам влияющей величины в рабочей области;

— путем указания отношения предела допускаемой дополнитель­ной погрешности, соответствующего интервалу значений влияющей величины в интервале рабочих условий средства измерения, к этому интервалу;

— путем указания функциональной зависимости пределов допус­каемых отклонений от номинальной функции влияния.

Пределы допускаемой дополнительной погрешности устанав­ливают обычно в виде дольного (кратного) значения допускаемой основной погрешности средства измерения.

Пределы допускаемых погрешностей разрешается выражать не более чем двумя значащими цифрами, причем округление погреш­ности при установлении пределов не должно превышать 5 %.

При использовании средств измерений принципиально важно знать степень соответствия информации об измеряемой величине, содержащейся в выходном сигнале, ее истинному значению, т.е. владеть информацией о точности средства измерений и получаемого результата измерений. С этой целью для каждого средства измерений вводятся и нормируются определенные метрологические характеристики.

Метрологические характеристики – это характеристики свойств средства измерений, оказывающие влияние на результат измерения и его погрешности.

Нормируемые метрологические характеристики средства измерений – совокупность метрологических характеристик данного типа средств измерений, устанавливаемая нормативными документами на средства измерений.

Действительные метрологические характеристики средства измерений – совокупность метрологических характеристик данного типа средств измерений, определяемые экспериментально.

Номенклатура метрологических характеристик, правила выбора комплексов нормируемых метрологических характеристик для средств измерений и способы их нормирования определяются стандартом ГОСТ 8.009-84 «ГСИ. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений».

Метрологические характеристики средств измерений позволяют:

— определять результаты измерений и рассчитывать оценки характеристик инструментальной составляющей погрешности измерения в реальных условиях применения средств измерений;

— рассчитывать метрологические характеристики каналов измерительных систем, состоящих из ряда средств измерений с известными метрологическими характеристиками;

— производить оптимальный выбор средств измерений, обеспечивающих требуемое качество измерений при известных условиях их применения;

— сравнивать средства измерений различных типов с учетом условий применения.

К основным метрологическим характеристикам средств измерений можно отнести:

— функция преобразования F(X). Данная функция нормируется для измерительных преобразователей и приборов с неименованной шкалой или со шкалой, отградуированной в единицах, отличных от единиц входной величины. Она задается в виде формулы, таблицы или графика и используется для определения значений измеряемой величины Х в рабочих условиях применения средств измерений по известному значению информативного параметра его выходного сигнала: Х = F^-1(Y), F^-1 – функция, обратная функции преобразования; Y – показания средства измерений;

— значение Y однозначной или значение Y_i многозначной меры. Для этих характеристик нормируются номинальные или индивидуальные значения. Они используются для устройств, применяемых в качестве мер;

— цена деления шкалы измерительного прибора или многозначной меры. Нормирование цены деления производится для показывающих приборов с равномерной шкалой, функция преобразования которых отображается на именованной шкале. При неравномерной шкале нормируется минимальная цена деления;

— характеристики цифрового кода, используемого в средствах измерений и их элементах. К ним относятся: вид выходного кода, число его разрядов, цена единицы младшего разряда. Эти характеристики нормируются для цифровых приборов.

Точностные характеристики средства измерений – совокупность метрологических характеристик средства измерений, влияющих на погрешность измерения. К точностным характеристикам относят погрешность средства измерении, нестабильность, порог чувствительности, дрейф нуля и др.

Рассмотрим одну из таких характеристик – чувствительность средства измерений.

Чувствительность средства измерений – свойство средства измерений, определяемое отношением изменения выходного сигнала этого средства к вызывающему его изменению измеряемой величины. Различают абсолютную и отно­сительную чувствительность. Абсолютную чувствительность определяют по формуле:

S = Dl / Dx, (6.7)

относительную чувствительность – по формуле:

S₀ =Dl / Dx / x, (6.8)

где D1 – изменение сигнала на выходе;

х – измеряемая величина;

Dх – изменение измеряемой величины.

Порог чувствительности средства измерений – характеристика средства измерений в виде наименьшего значения изменения физической величины, начиная с которого может осуществляться ее измерение данным средством.