Характеристики погрешности измерений в статике

Статический режим – это такой режим работы СИ, при котором изменением измеряемой величины за время, требуемое для проведения одного измерения, можно пренебречь. В динамическом режиме такое пренебрежение недопустимо, поскольку указанное изменение превышает допустимую погрешность.

Все погрешности СИ в зависимости от внешних условий делятся на основные и дополнительные.

Основная погрешность — это погрешность СИ при нормальных условиях эксплуатации. Как правило, нормальными условиями эксплуатации являются: температура 293±5 К или 20±5 °С, относительная влажность воздуха 65+15% при 20 °С, напряжение в сети питания 220 В+10% с частотой 50 Гц±1%, атмосферное давление от 97,4 до 104 кПа, отсутствие электрических и магнитных полей (наводок). В рабочих условиях, зачастую отличающихся от нормальных более широким диапазоном влияющих величин, при необходимости нормируется дополнительная погрешность СИ.

Классы точности средств измерений

. 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 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.года). 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 и от метода измерения, взаимодействия СИ с объектом, условий измерения и т.д.

В связи с большим разнообразием как самих СИ, так и их MX, ГОСТ 8.401—80 устанавливает несколько способов назначения классов точности. При этом в основу заложены следующие положения:

• в качестве норм служат пределы допускаемых погрешностей, включающие систематические и случайные составляющие;

• основная δ_осн и все виды дополнительных погрешностей δ_доп нормируются порознь (см. п. 3.2).

Первое положение свидетельствует о необходимости разрабатывать СИ с учетом однократного отсчета показаний по величине общей погрешности. Второе положение направлено на обеспечение максимальной однородности однотипных СИ..

Пределы допускаемых основной и дополнительной погрешностей выражают в форме приведенных, относительных или абсолютныхпогрешностей. Выбор формы представления зависит от характераизменения погрешностей в пределах диапазона измерений, а также отусловий применения и назначения СИ.Пределы допускаемой абсолютной основной погрешностиустанавливаются по одной из формул: Δ = ± а или Δ = ±(а + bx),

где х – значение измеряемой величины или число делений, отсчитанное по шкале;

а, b – положительные числа, не зависящие от х. Первая формула описывает чисто аддитивную погрешность (рис. 6.4, а), а вторая – сумму аддитивной и мультипликативной (рис. 6.4, б) погрешностей (рис. 6.4, 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, причём меньшие пределы погрешностей должны соответствовать буквам, находящимся ближе к началу алфавита, или меньшим цифрам. Пределы допускаемой приведенной основной погрешности определяются по формуле γ = Δ / x_N = ± p, 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)·10 ⁿ; n = 1; 0; −1; − 2;…...

Рис. 6.4. Аддитивная а), мультипликативная б) и суммарная в)

погрешности в абсолютной и относительной формах

Нормирующее значение x_N устанавливается равным большему из пределов измерений (или модулей) для СИ с равномерной, практически равномерной или степенной шкалой и для измерительных преобразователей, для которых 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. Для приборов с существенно неравномерной шкалой x_N принимают равным всей длине шкалы или ее части, соответствующей диапазону измерении. В этом случае пределы абсолютной погрешности выражают, как и длину шкалы, в единицах длины, а на средстве измерений класс

точности условно обозначают, например, в виде значка 0,5, где 0,5 –значение числа р

Рис. 6.5.Лицевая панель фазометра класса точности 0,5 с существенно

неравномерной нижней шкалой

В остальных рассмотренных случаях класс точности обозначают конкретным числом р, например 1,5. Обозначение наносится на циферблат, щиток или корпус прибора (рис. 6.6).

Рис 6.6. Лицевая панель амперметра класса точности 1,5

с равномерной шкалой

В случае если абсолютная погрешность задается формулой ±(a + bx), пределы допускаемой относительной основной погрешности δ = Δ x = ±[ c + d (| x_k/ x| −1)], (6.2)

где с, d – отвлеченные положительные числа, выбираемые из ряда:

(1; 1,5; 2; 2,5; 4; 5; 6)·10 ⁿ; n = 1; 0; −1; − 2;….; x_k – больший (по модулю) из пределов измерений. При использовании формулы (6.2) класс точности обозначается в виде «0,02/0,01», где числитель – конкретное значение числа с, знаменатель – числа d (рис. 6.7).

Причем, как правило, c>d. Например, класс точности 0,02/0,01 означает, что с = 0,02,

а d= 0,01, т. е. приведенное значение относительной погрешности к началу диапазона измерения γ_н = 0,02%, а к концу — γ_к= 0,01%.

В обоснованных случаях пределы допускаемой относительной основной погрешности определяют по более сложным формулам либо в виде графика или таблицы.

Рис. 6.7. Лицевая панель ампервольтметра класса точности 0,02/0,01

с равномерной шкалой

Пределы допускаемой относительной основной погрешности определяются по формуле

δ = Δ / x = ± q, если Δ = ± a. Значение постоянного числа q устанавливается так же, как и значение числа p. Класс точности на прибор обозначается в виде, где 0,5 – конкретное значение q (рис. 6.8).

Так обозначают классы точности мостов переменного тока, счетчик0в электроэнергии, делителей напряжения, измерительны трансформаторов и др.

Рис 6.8. Лицевая панель мегаомметра класса точности 2,5

с неравномерной шкалой

В стандартах и технических условиях на СИ указывается минимальное значение x ₀, начиная с которого применим принятый способ выражения пределов допускаемой относительной погрешности. Отношение x_k/ x ₀ называется динамическим диапазоном измерения. Правила построения и примеры обозначения классов точности в

документации и на средствах измерений приведены в таблице 6.1.

Наиболее широкое распространение (особенно для аналоговых СИ) получило нормирование класса точности по приведенной погрешности:

γ=±Δ/x_N100% = ±A·10ⁿ.

x_N условное обозначение класса точности в этом случае зависит от нормирующего значения х_N т. е. от шкалы СИ. Если x_N представляется в единицах измеряемой величины, то класс точности обозначается числом, совпадающим с пределом допускаемой приведенной погрешности. Например, класс 1,5 означает, что γ = 1,5%. Если x_N — длина шкалы (например, у амперметров), то класс 1.5 означает, что γ =1,5% длины шкалы.

Не всегда число, обозначающее класс точности, показывает предел допускаемой погрешности. В частности, у некоторых однозначных мер электрических величин оно характеризует нестабильность, показывая, на сколько процентов значение меры мо-

ет изменяться в течение года.

Дата добавления: 2014-01-04