Нормування граничних похибок засобів вимірювання

Нормування меж допустимих похибок.

Межею допустимої похибки (допустимої похибкою) засобів вимірювальної техніки називається найбільша (без урахування знака) його похибка, при якій це засіб може бути визнано придатним і допущено до застосування. Наприклад, межі допустимої зведеної похибки вольтметра класу точності 1,0 рівні ± 1% верхньої межі вимірювань.

Питання нормування похибок засобів вимірювань розглянуті в ГОСТ 8.401-80 «Класи точності засобів вимірювань. Загальні вимоги".

Згідно з цим стандартом, межі допустимих основної та додаткових похибок висловлюють у формі наведених, відносних або абсолютних похибок. Форма подання меж допустимих похибок вибирається залежно від характеру зміни похибок в межах діапазону вимірювань, а також від умов застосування і призначення засобів вимірювань.

Межі абсолютної основної похибки встановлюють за формулою DХдоп = ± a якщо межа похибок засобів вимірювань покладається практично незмінною в межах діапазону вимірювання (присутній чисто адитивна складова похибки) або DХдоп = ± (a + bX). якщо кордону похибок змінюються практично лінійно (присутній як адитивна, так і мультиплікативна складові похибки). У цих формулах DХдоп - межі допустимої абсолютної основної похибки, вираженої в одиницях вимірюваної величини або в поділках шкали; X - значення вимірюваної величини на вході (виході) засобів вимірювальної техніки або число поділок, відрахованих за шкалою; a. b - постійні позитивні числа.

Межі абсолютної похибки можуть встановлюватися також за більш складною формулою або у вигляді графіка, або у вигляді таблиці.

Межі, приведеної основної похибки (у відсотках) в разі присутності не менше адитивної складової похибки встановлюють за формулою

де DХдоп - межі допустимої абсолютної основної похибки, що встановлюються за формулою (3.17); XN - нормирующее значення - умовно прийняте значення вимірюваної величини, виражене в тих же одиницях, що і X; p - абстрактне позитивне число.

Правила вибору нормує значення XN:

1. Для засобів вимірювань з рівномірною або статечної шкалою, а також для вимірювальних перетворювачів, якщо нульове значення вхідного (вихідного) сигналу знаходиться на краю або поза діапазону вимірювань, то нормирующее значення встановлюють рівним більшому за межі вимірювань. В даному прикладі нормирующее значення ХN = 10.

2. Якщо нульове значення знаходиться всередині діапазону вимірювань, то нормирующее значення береться рівним більшому із модулів меж вимірювань, тобто XN = 20:

3. Для приладів з рівномірною шкалою, практично рівномірною або статечної шкалою і нульовою відміткою всередині діапазону вимірювань XN допускається встановлювати рівним сумі модулів меж вимірювань:

Практично рівномірна шкала - шкала, довжини поділок якої розрізняються не більше ніж на 30%, а ціна поділок постійна.

Статечна шкала - шкала з розширюються або звужуються поділами і відмінна від рівномірної і практично рівномірної шкали.

4. Для засобів вимірювань, для яких прийнята шкала з умовним нулем (наприклад, в градусах Цельсія), нормирующее значення встановлюють рівним модулю різниці меж вимірювань, тобто

5. Для засобів вимірювань з встановленим номінальним значенням нормирующее значення дорівнює цьому номінального значення.

6. Для вимірювальних приладів з суттєво нерівномірною шкалою (наприклад, для омметром) нормирующее значення встановлюють рівним всій довжині шкали або її частини, що відповідає діапазону вимірювань. В цьому випадку межі абсолютної похибки виражають, як і довжину шкали, в одиницях довжини.

Межі допустимої відносної основної похибки (у відсотках) встановлюють за такими формулами:

а) у разі присутності не менше мультипликативной складової похибки, (3.20)

якщо значення DХ встановлено за формулою (3.17);

б) в разі присутності сумірних адитивної і мультиплікативної складових похибок:

якщо значення DХ встановлено за формулою (3.18). У цих виразах q - абстрактне позитивне число; XK - більший (по модулю) з меж вимірювань;

с, d-позитивних числа, причому; .

В обґрунтованих випадках межі допустимої відносної основної похибки встановлюють за більш складною формулою або у вигляді графіка, або таблиці.

Значення р, q, с, d в формулах (3.19), (3.20) і (3.21) вибирають з ряду 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 і т.д.). Значення у дужках, не встановлюють для тих, що розробляються засобів вимірювань.

Межі допустимих додаткових похибок встановлюють у вигляді:

а) постійного значення для всієї робочої області впливає величини;

б) відносини межі допустимої додаткової похибки, відповідного регламентованому інтервалу впливає величини, до цього інтервалу;

в) граничної функції впливу;

г) функціональної залежності меж допустимих відхилень від номінальної функції впливу.

Межа варіації вихідного сигналу і межі допустимої нестабільності висловлюють у вигляді частки основної похибки.

Способи вираження інших метрологічних характеристик встановлюються в стандартах на засоби вимірювань конкретного виду.

Клас точності СІ - узагальнена характеристика даного типу СІ, що відображає рівень їх точності, що виражається межами основної, а в деяких випадках і додаткових похибок, а також іншими характеристиками, що впливають на точність

Клас точності введений для зіставлення засобів вимірювання, призначених для вимірювання однієї і тієї ж фізичної величини.

Якщо клас точності приладу встановлений за межею допустимої відносної основної похибки, тобто за значенням похибки чутливості і форма смуги похибки прийнята чисто мультипликативной, що позначається на шкалі значення класу точності обводиться кружком. Наприклад, позначає, що dдоп = 1,5%.

Якщо ж смуга похибки прийнята адитивної і прилад нормується за межею допустимої зведеної основної похибки, тобто за значенням похибки нуля (таких приладів більшість), то клас точності вказується на шкалі без будь-яких підкреслень. Наприклад, 1,5 позначає, що Gдоп = 1,5%.

Якщо шкала приладу нерівномірна (наприклад, у омметром), межа допустимої основної зведеної похибки виражається формулою (3.19), а нормирующее значення прийнято рівним довжині шкали або її частини, клас точності позначається на шкалі одним числом, поміщеним між двома лініями, розташованими під кутом. Наприклад, 1,5. це означає, що Gдоп = 1,5%.

Якщо засіб вимірювань володіє як адитивної, так і мультиплікативної смугою похибки, а межі допустимої відносної похибки у відсотках встановлюються формулою, наприклад,

де з = 0,02; d = 0,01, то позначення в документації буде «клас точності