Класс точности — обобщённая характеристика средств измерений, определяемая пределами допускаемых основных и дополнительных погрешностей, а также рядом других свойств, влияющих на точность осуществляемых с их помощью измерений.
Погрешность может нормироваться, в частности, по отношению к:
- результату измерения (по относительной погрешности)
в этом случае, по ГОСТ 8.401-80 (взамен ГОСТ 13600-68), цифровое обозначение класса точности (в процентах) заключается в кружок.
- длине (верхнему пределу) шкалы прибора (по приведенной погрешности).
Для стрелочных приборов принято указывать класс точности, записываемый в виде числа, например, 0,05 или 4,0. Это число дает максимально возможную погрешность прибора, выраженную в процентах от наибольшего значения величины, измеряемой в данном диапазоне работы прибора. Так, для вольтметра, работающего в диапазоне измерений 0—30 В, класс точности 1,0 определяет, что указанная погрешность при положении стрелки в любом месте шкалы не превышает 0,3 В.
Относительная погрешность результата, полученного с помощью указанного вольтметра, зависит от значения измеряемого напряжения, становясь недопустимо высокой для малых напряжений. При измерении напряжения 0,5 В погрешность составит 60 %. Как следствие, такой прибор не годится для исследования процессов, в которых напряжение меняется на 0,1—0,5 В.
Обычно цена наименьшего деления шкалы стрелочного прибора согласована с погрешностью самого прибора. Если класс точности используемого прибора неизвестен, за погрешность s прибора всегда принимают половину цены его наименьшего деления. Понятно, что при считывании показаний со шкалы нецелесообразно стараться определить доли деления, так как результат измерения от этого не станет точнее.
Следует иметь в виду, что понятие класса точности встречается в различных областях техники. Так, в станкостроении имеется понятие класса точности металлорежущего станка, класса точности электроэрозионных станков (по ГОСТ 20551).
Обозначения класса точности могут иметь вид заглавных букв латинского алфавита, римских цифр и арабских цифр с добавлением условных знаков. Если класс точности обозначается латинскими буквами, то класс точности определяется пределами абсолютной погрешности. Если класс точности обозначается арабскими цифрами без условных знаков, то класс точности определяется пределами приведённой погрешности и в качестве нормирующего значения используется наибольший по модулю из пределов измерений. Если точности обозначается арабскими цифрами с галочкой, то класс точности определяется пределами приведённой погрешности, но в качестве нормирующего значения используется длина шкалы. Если класс точности обозначается римскими цифрами, то класс точности определяется пределами относительной погрешности.
Аппараты с классом точности 0,5 (0,2) проходят метрологические испытания с 5 % загрузки, а 0,5s (0,2s) уже с 1 % загрузки. [1]
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:
Если границы относительных погрешностей можно полагать практически неизменными:
dn = 
= q.
Если границы абсолютных погрешностей можно полагать изменяющимися практически линейно:
Тогда для относительных погрешностей:
или 
,
где Dn – пределы допускаемой абсолютной основной погрешности выраженной в единицах измеряемой величины на входе (выходе) или условно в делениях шкалы; хn – значение измеряемой величины на входе (выходе) СИ или число делений, отсчитываемых по шкале; а, в – положительные числа, не зависящие от хn; dn – 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.).
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 XN – нормирующее значение, выраженное в единицах Dn; р – отвлечённое положительное число, выбираемое из выше приведенного ряда.
Нормирующее значение XN 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 XN принимают конечное значение шкалы. Для таких же приборов, но с нулевой отметкой внутри шкалы, XN 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 XN равно длине шкалы. Для СИ физической величины, для которых принята шкала с условным нулём, XN устанавливают равным модулю разности пределов измерений. Например для милливольтметра термоэлектрического термометра с пределами 200 и 600°С XN = 400°С. Для частотомеров с диапазоном измерений 45 – 55 Гц и номинальной частотой 50Гц XN = 50Гц.
Пределы допускаемых погрешностей должны быть выражены не более чем двумя значащими цифрами, причем погрешность округления при вычислении пределов должна быть менее 5%.
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
При высокоточных лабораторных измерениях предполагается строгое нормирование метрологических характеристик средства измерений (диапазон измерений, предел измерения, цена деления шкалы, чувствительность и др.). Основная метрологическая характеристика СИ – погрешность СИ – есть разность между показаниями СИ и истинными (действительными) значениями ФВ. Все погрешности СИ в зависимости от внешних условий делятся на основные и дополнительные .
При технических измерениях, когда не предусмотрено выделение случайных и систематических составляющих, когда не существенна динамическая погрешность СИ, когда не учитываются влияющие (дестабилизирующие) факторы и т.д., можно пользоваться более грубым нормированием – присвоением СИ определенного класса точности по ГОСТ 8.401-80.
Класс точности — это обобщенная метрологическая характеристика СИ, определяемая предельными значениями допустимых основной и дополнительной погрешностей в рабочих диапазонах влияющих величин. Например, для основного параметра окружающей среды — температуры — в паспорте на прибор может быть записано: «. диапазон рабочих температур:0. +40 0 С, диапазон температур хранения: -10. +60 0 С». Класс точности СИ уже включает систематическую и случайную погрешности. Однако он не является непосредственной характеристикой точности измерений, выполняемых с помощью этих СИ, поскольку точность измерения зависит как от метода измерения, так и условий измерения. В частности, чтобы измерить величину с точностью до 1%, выбранное СИ должно обладать гораздо меньшей погрешностью. Для гарантированной заданной или расчетной погрешности измерений δиз относительная погрешность СИ δСИ должна быть на 25%-30% ниже чем δи (т.е. δси=0,7 δиз). Определяя класс точности, нормируют, прежде всего пределы допустимой основной погрешности δосн. Пределы допускаемой дополнительной погрешности устанавливают в виде дольного (кратного) значения ( δосн). Пределы допускаемых основной и дополнительной погрешностей выражают в форме абсолютной ( 
), относительной (δ) или приведенной ( 
) погрешностей.
Приведенной погрешностью СИ (прибора) называют относительную погрешность, определяемую по формуле:
где 
— предельно допустимая (максимальная) абсолютная погрешность СИ, а Хн — нормирующее значение (чаще всего в качестве Хн выбирается верхний или конечный предел диапазона измерения прибора Хк).
ГОСТ 8.401-80 «Классы точности средств измерений. Общие требования» в качестве основных устанавливает три вида классов точности СИ:
1) для пределов допускаемой абсолютной основной погрешности в единицах измеряемой величины или делениях шкалы;
2) для пределов допускаемой относительной погрешности в виде ряда чисел
| δ=±А 10 n , | (1) |
где А=1; 1,5; 2; 2,5; 4; 5; n= 1; 0; -1; -2; -3.
3) для пределов допускаемой приведенной погрешности с тем же рядом чисел γ=±А10 n . Например для класса точности 0,05 , А=5, n= -2. При этом проценты в обозначении класса точности не указываются;
Абсолютная погрешность может выражаться одним числом 
=а при аддитивном характере погрешности (ширина коридора значений не изменяется во всем измеряемом диапазоне значении Х, см. рисунок 2а), или двучленом Δ=(а+bх) при совместном проявлении аддитивной и мультипликативной составляющих, либо в виде таблицы (графика функции) при нелинейном изменении границ абсолютной погрешности (например, табл.1).
Пределы допускаемой абсолютной погрешности вольтметра М-366
| Показания СИ, В | ||||||||
| Погрешность Δ, В | -0,2 | -0,1 | 0,1 | 0,2 | 0,35 | 0,45 | 0,55 | 0,7 |
Классы точности СИ, выраженные через абсолютные погрешности, обозначают прописными буквами латинского алфавита или римскими цифрами. При этом чем дальше буква от начала алфавита тем больше значения допускаемой абсолютной погрешности. Буквенное обозначение принято для мер с аддитивной погрешностью, цифра ΙΙΙ для мер с обоими составляющими погрешности (см. табл.2).
Класс точности через относительную погрешность СИ назначается двумя способами:
— Если погрешность СИ имеет в основном мультипликативный характер 
(при этом относительная погрешность остается постоянной величиной g во всем измеряемом диапазоне), то пределы допускаемой основной относительной погрешности устанавливают по формуле [4 с.140.]
 |
(2) |
Так определяют классы точности мостов переменного тока, счетчиков электроэнергии, делителей напряжения, измерительных трансформаторов и др. При этом класс точности на СИ обозначается цифрой в кружке. Например .
— Если СИ имеют обе составляющих погрешности, то класс точности обозначается двумя цифрами c/d , соответствующими значениям с и d формулы
 |
(3) |
Здесь c и d выражаются также через ряд (1). Причем c>d, Хк — конечное значение шкалы, X – значение отсчета. Например, класс точности 0,02/0,01 означает, что с=0,02; а d=0,01.
Для некоторых СИ характерна сложная зависимость относительной погрешности от измеряемой величины или влияющих факторов, которая приводит к логарифмической характеристике точности. В основном это широкополосные СИ, например мосты постоянного тока, мосты сопротивлений, цифровые частомеры и т.д. Для них ГОСТ 8.401-80 допускает нормирование класса точности трехчленной формулой [4 c. 143]
| δ(x)=(xmin/x+ δ3+x/xk) | (4) |
где Хmin и Хк — порог и предел чувствительности, δз — относительная погрешность, ограничивающая снизу рабочий диапазон. При δз =0,5%, Хmin=0,02 Ом и Хк =20*10 6 Ом для любого Х относительная погрешность составит:
| δx=(0,02/x+0,5/100+x/20∙10^6)100%. | (5) |
Для приборов с существенно неравномерной шкалой нормирующее значение 
устанавливается равным длине шкалы или ее части, соответствующей диапазону измерений. В этом случае предел абсолютной погрешности выражают, как и длину шкалы, в единицах длины, а на шкалу прибора наносится обозначение класса точности в виде цифры под которой находится знак 
.Например, обозначение класса точности ar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/> "> 
означает, что для данного прибора установлен предел допускаемой погрешности, составляющей 2,5% от длины шкалы, действительное значение измеряемой величины должно находиться в пределах ±2,5% от длины шкалы, отсчитанных от установившегося положения стрелки.
Обозначения классов точности в документах и на приборах приведены в табл. 2.
Необходимо подчеркнуть, что класс точности является обобщенной характеристикой СИ данного типа. Значение его позволяет не определить погрешность конкретного измерения, а лишь указать пределы, в которых находится погрешность при измерении физической величины данным средством.
| 0.5 |
Пример. Отсчет по шкале прибора с приделами измерений 0-50А и равномерной шкалой составил 25А.Пренебрегаю другими видами погрешностей измерений, оценить пределы абсолютной погрешности этого отсчета при использовании амперметров с классами точности 0,02/0,01 , , 0,5. Выбрать амперметр, который бы давал погрешность отсчета, не превышающую 0,01А.
1.Для СИ класс точности 0,02/0,01 из табл.2 находим
| 0.5 |
, 
2.Для СИ класс точности
% , 
3.Для СИ класс точности 0,5
, 
Вывод. Погрешность отсчета не превышающую 0,01А обеспечит амперметр класса точности 0,02/0,01, а при использовании амперметра класса точности 0,5 погрешность отсчета будет превышать требуемую в 25 раз.
Дата добавления: 2017-05-02 ; просмотров: 12570 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ