N Як нормує зазвичай приймається кінцеве значення шкали (верхня межа вимірювання для приладів з односторонньою шкалою або сума меж - для приладів з нулем посередині).
КЛАСИ ТОЧНОСТІ ЗАСОБІВ ВИМІРЮВАНЬ
Похибки засобів вимірювальної техніки
Як правило (і зазвичай в грамотно організованих експериментах), визначальною складовою в сумарної похибки результату вимірювання є похибка власне СІ, т. Е. Інструментальна похибка.
У свою чергу ця складова може бути класифікована так, як показано на рис. 1.8.
n Деякі класифікаційні ознаки є загальними і для похибки результату вимірювання, і для похибки СІ.
n Специфічні похибки. характерні саме для засобів вимірювань, виділені на рис. 1.8 фоном.
n З першого класифікаційної ознаки (способу вираження) похибки СІ ділять на:
Перші дві розглянуті в підрозд. 1.3.1.
n Наведена похибка # 947; - відношення абсолютної похибки # 916; до нормуючим значенням Хн (часто це верхня межа діапазону вимірювання) приладу, виражене у відсотках:
n Другий класифікаційний ознака також вже розглянуто в подразд.1.3.1.Основная похибка має місце в нормальних умовах експлуатації СІ (зокрема, приладу), тобто коли значення всіх величин, що впливають знаходяться в межах заздалегідь обговорених діапазонів.
n Додаткова похибка виникає при зміні впливають величин (наприклад, температури навколишнього середовища) за межі нормальних значень.
n Статична похибка СІ (приладу) - похибка при вимірюванні значення постійної (або дуже повільно змінюється) величини, т. е. у разі статичних вимірювань (при використанні статичної моделі об'єкта дослідження).
n Динамічна похибка виникає при дослідженні досить швидко змінюється в часі величини (точніше інформативного параметра вимірюваної величини). Наприклад, якщо діюче значення (в даному випадку інформативний параметр) напруга незмінно.
Для забезпечення єдності вимірювань і взаємозамінності засобів вимірювань характеристики їх метрологічних властивостей (метрологічні характеристики) нормуються і регламентуються стандартами-ГОСТ 8.401-80
«Класи точності засобів ізмереній.Общіе вимоги»
Номенклатура метрологічних характеристик і повнота, з якою вони повинні описувати ті чи інші властивості засобів вимірювань, залежать від призначення засобів вимірювань, умов експлуатації, режиму роботи і багатьох інших факторів.
У повний перелік метрологічних характеристик можна виділити наступні їх групи
n - градуювальні характеристики, що визначають співвідношення між сигналами на вході і виході кошти вимірів в статичному режимі. До них відносяться:
n номінальна статична характеристика перетворення (градуировочная характеристика) приладу, номінальне значення заходи,
n межі вимірювання, ціна розподілу шкали,
n вид і параметри цифрового коду в цифровому приладі;
n - показники точності засобу вимірювання, що дозволяють оцінити інструментальну складову похибки результату вимірювання;
n - динамічні характеристики. відображають інерційні властивості засобів вимірювання і необхідні для оцінювання динамічних похибок вимірювань;
n - функції впливу. що відображають залежність метрологічних характеристик засобів вимірювання від впливу впливають величин або неінформативних параметрів вхідного сигналу.
n неінформативні називається параметр вхідного сигналу, не пов'язаний безпосередньо з вимірюваноївеличиною, але який впливає на результат вимірювання, - частота змінного електричного струму при вимірюванні його амплітуди.
Зазвичай метрологічні характеристики нормуються окремо для нормальних і робочих умов застосування засобів вимірювальної техніки.
n Нормальними вважаються такі умови, при яких зміною метрологічних характеристик під впливом впливають величин можна знехтувати.
Для багатьох типів нормальними умовами застосування є: температура (20 ± 5) ° С, атмосферний тиск 84. 106 кПа, відносна вологість 30. 80%.
При вимірах на виробництві, потрібна певна інформація про можливу інструментальної складової похибки.
Така інформація дається зазначенням класу точності засобу вимірювань.
n Під класом точності розуміють узагальнену метрологічну характеристику точності засобів вимірювань даного типу, яка визначається граничними значеннями допустимих основної та додаткових похибок.
n Класи точності привласнюють засобам вимірювань при їх розробці на підставі досліджень і випробувань представницької партії засобів вимірювання даного типу. При цьому межі допустимих похибок нормують і висловлюють в формі
n відносних похибок,
в залежності від характеру зміни похибок в межах діапазону вимірювань.
n Наведеній називається відносна похибка, обчислена у відсотках від деякого нормує значення. (п.2 в таблиці)
n Межі абсолютної похибки встановлюють за формулами
де х - значення вимірюваної величини; a, b - позитивні числа, не залежні від х.
Нормування відповідно до другої формулою означає, що в складі по похибки засобу вимірювання присутні аддитивная і мультиплікативна складові,
наприклад, для генератора низької частоти Г3-36 = (0,03f + 2) Гц.
Межі приведеної основної похибки визначають за формулою
де Хн нормирующее значення, виражене в тих же одиницях, що і х;
р абстрактне позитивне число, вибирається з стандартизованого ряду значень (1 * 10n; 1,5 * 10n; .... 5 * 10n. де n = 1,0, -1, -2 і т.д.).
n Межі основної відносної похибки:
n Якщо абсолютна похибка встановлена за формулою
n Те межа основної відносної похибки
n Якщо абсолютна похибка встановлена за формулою
n то межа основної відносної похибки обчислюється за формулою
де q абстрактне позитивне число, вибирається з стандартизованого ряду значень; Х к - більший за модулем з меж вимірювань (верхня межа вимірювання, або сума меж вимірювання для приладів з нулем посередині); с, d позитивні числа, які обираються зі стандартизованого ряду; х - показання приладу.
Класи точності засобів вимірювань позначаються умовними знаками (літерами, цифрами).
Для засобів вимірювань, межі допустимої основної похибки яких висловлюють у формі зведеної похибки або відносної похибки класи точності позначаються числами, рівними цим межам у відсотках
Межі допустимих додаткових похибок, як правило, встановлюють у вигляді дольного значення межі допустимої основної похибки.
Позначення класів точності наноситься на шкали, щитки або корпусу приладів.
Щоб відрізнити відносну похибку від наведеної. позначення класу точності в відносної похибки обводять кружком
Якщо похибка нормована у відсотках від довжини шкали, то під позначенням класу ставиться знак
Якщо похибка мультипликативную складову, то клас точності позначається як
На шкалі амперметра з межами вимірювання 0. 10 А нанесено позначення класу точності 2,5. Це означає що для даного приладу нормована приведена похибка. Підставляючи Х = IО А і р = 2,5 отримаємо
Якби позначення класу точності було
Тоді абсолютну похибку # 916; слід було б обчислити у відсотках від виміряного значення.
Так, при I = 2 А, похибка не повинна перевищувати в цьому випадку
Класи точності простих вимірювальних приладів невисокої точності, наприклад, щитових стрілочних задаються межею основної зведеної похибки (варіант 2 з таблиці 1.6)
Для самописних приладів характерним є завдання класу точності границями основної відносної похибки (варіант З з табл. 1.6).
Для СІ середньої та середньої і високої точності застосовуються варіанти 4 та 5 з табл. 1.6. Наприклад, для мостів, компенсаторів, цифрових вимірювальних приладів, як правило, використовується варіант 5 з табл. 1.6.
Найбільш поширеною у всьому світі (і одночасно найбільш зрозумілою) формою завдання похибок для сучасних цифрових СІ є варіант 4 з табл. 1.6.
При цьому межа основної абсолютної похибки містить і аддитивную (± а). і мультипликативную (± bX) складові:
Форма завдання класу точності межею абсолютної похибки, що містить аддитивную і мультипликативную складові, може мати кілька варіантів запису. Наприклад, клас точності цифрового термометра може бути заданий наступним чином:
# 916; п = ± (О, 5% результату + 2 одиниці МЗР),
де МЗР - молодший значущий розряд.
Тут перший доданок - це мультиплікативна похибка, а друге - адитивна.
Інший приклад - цифровий мультиметр в режимі вимірювання змінних напруг має клас точності, який визначається виразом
# 916; п = (1, О% результату + 0,5% діапазону вимірювання).
Для зарубіжної апаратури (і для англомовної літератури) характерна така форма запису класу точності:
де FS (Full Sса1е) - верхнє значення діапазону вимірювань; R (Rеаding) - результат вимірювання (відлік); а, b - постійні коефіцієнти.
1.3.4. Основна і додаткова похибки
Основна інструментальна похибка знаходиться по класу точності СІ.
при нормальних умовах щитовим електромагнітним вольтметром класу точності 1, 5 (т. е. мають межа основної зведеної похибки # 947; п, що не перевищує 1,5%) з діапазоном вимірюваних значень О. 300 В (нормирующее значення Хн = ЗОО В) отримано результат вимірювання діючого значення напруги U = 220 В.
визначити граничні значення абсолютної # 916; і відносної інструментальних похибок результату вимірювання U.
Граничне значення основної абсолютної похибки # 916;
Граничне значення основної відносної похибки # 948 ;:
Розрахунок сумарної похибки результату вимірювання в загальному випадку передбачає перебування максимально можливого числа складових (основної, додаткової, методичної, взаємодії і т.д.).
n Додаткова похибка виникає при роботі СІ (зокрема, приладу) не в нормальних, а в робочих умовах, коли одна або кілька впливають величин виходять за межі області нормальних значень (але знаходяться всередині діапазону робочих значень).
n Впливає величина (ВВ) - це така фізична величина. яка вимірюється в даному експерименті, але впливає на результат вимірювання або перетворення.