Класи точності засобів вимірювальної техніки. Метрологічні характеристики засобів вимірювання

Класифікація похибок.

Класифікація похибок вимірювання.

Похибки вимірювання являють собою відхилення результату вимірювання від умовно істинного значення вимірювальної величини.

Причини виникнення похибок: недостатнє знання властивостей досліджуваного об’єкта; недосконалість методів та засобів вимірювань, властивість вимірювального об’єкта; динамічні умови вимірів; похибка шкали; округлення результатів вимірювань та ін.

Кожна із наведених причин виникнення похибок зумовлена багатьма чинниками, під впливом яких формується загальна похибка вимірювання. Їх можна об'єднати у дві великі групи.

1. Чинники, що з'являються нерегулярно і зникають несподівано або проявляються з непередбачуваною інтенсивністю. До них належать: перекоси елементів приладів за їх напрямними, нерегулярні зміни моментів в опорах, зміна зовнішніх умов та умов навколишнього середовища, послаблення уваги спостерігача. Складова сумарної похибки, яка випливає під впливом цих чинників, називається випадковою похибкою вимірювання.

2. Чинники постійні або такі, що закономірно змінюються у процесі вимірювання фізичної величини. До них належать методичні похибки, зміщення стрілки приладу та недосконалість елементів засобу вимірювання. Складові сумарної похибки, що виникають під дією чинників другої групи, називаються систематичними похибками вимірювання.

Таким чином, у процесі визначення фізичної величини, з урахуванням багатьох чинників проявляються як випадкові δ, так і систематичні θ похибки вимірювання: ∆ = δ + θ.

Для одержання точних результатів вимірювань, які б мінімально відрізнялися від істинного значення, необхідні численні вимірювання із наступним математичним опрацюванням експериментальних даних.

1. За джерелом виникнення:

- похибка методу:

- інструментальна похибка:

- суб’єктивна похибка.

2. За умовами проведення:

- основна похибка:

- додаткова похибка.

3. За характером виявлення;

- систематична похибка:

- випадкова похибка:

- груба похибка.

4. Від характеру вимірюваної величини у часі:

- статична похибка:

- динамічна похибка.

5. За способом виразу;

- абсолютна похибка:

- відносна похибка:

- приведена похибка.

Клас точності ЗВТ – узагальнена характеристика, що визначається границями допустимої основної і додаткової похибок, а також іншими характеристиками, що впливають на його точність, значення яких регламентується. Клас точності ЗВТ, хоч і характеризує його властивості щодо точності, але не є безпосереднім показником точності вимірювань, які виконані з його допомогою.

Засобам вимірювань з двома чи більшою кількістю діапазонів вимірювань даної фізичної величини допускається присвоювати два і більше класів точності. ЗВТ, які призначені для вимірювань двох і більше фізичних величин, також допускається присвоювати різні класи точності для кожної вимірюваної величини.

Границі допустимих основної, додаткової похибок засобів вимірювань встановлюють у формі абсолютних, зведених або відносних значень, залежно від характеру їх зв'язку з інформативним параметром вхідного чи вихідного сигналів.

Границі допустимої абсолютної основної похибки встановлюють за формулами:

Δ = ± а чи Δ = ± (а+ bx),

де Δ – границі допустимої абсолютної основної похибки, що встановлена в одиницях вхідної чи вихідної величини або умовно в поділках шкали;

х – значення вхідної або вихідної величини засобу вимірювань чи кількість поділок, які відраховані по шкалі;

a, b – додатні числа, які не залежать від х.

Границі допустимої зведеної основної похибки встановлюють за формулою:

,

де γ – границі допустимої зведеної основної похибки;

Δ – границі допустимої абсолютної основної похибки;

Х_N – нормувальне значення, яке вибирають залежно від характеру шкали;

р – абстрактне додатне число з ряду: [1; 1,5 (1,6); 2; 2,5 (3); 4; 5; 6] *10ⁿ, де n = 1; 0; -1; -2. Значення, які стоять у дужках, для засобів вимірювань, які розробляються заново, не використовуються.

Границі допустимої відносної основної похибки встановлюють за формулою:

q чи ,

де δ – границі допустимої відносної основної похибки;

х – значення вимірюваної величини;

q, c, d – абстрактні додатні числа, вибрані з того ж ряду, що і р (для зведеної похибки); Х_к – більша (за модулем)із границь вимірювань.

Границі допустимої додаткової похибки засобів вимірювань можна встановлювати в формі, яка відрізняється від форми встановлення границь допустимої основної похибки. Їх встановлюють:

- у вигляді сталого значення для всього діапазону значень виливної величини або сталих значень для певних інтервалів цього діапазону;

- зазначенням відношення границі допустимої додаткової похибки, що відповідає регламентованому інтервалу значень виливної величини, до ширини цього інтервалу;

- наведенням граничної функції впливу як залежності границі допустимої додаткової похибки від впливних величин;

- наведенням функціональної залежності границь допустимих відхилень від номінальної функції впливу.

Границі допустимих похибок повинні бути виражені не більше, ніж двома значущими цифрами, причому похибка заокруглення під час обчислення границь повинна бути не більшою, ніж 5%.

Приклади позначення класів точності ЗВ відповідно до міждержавного стандарту ГОСТ 8.401-80 наведені в таблиці 1.

Таблиця 1 –

Класи точності засобів вимірювальної техніки.

Формула для границь допустимих похибок	Приклади границь допустимої основної похибки	Позначення класу точності	Примітка
В документації	На засобах вимірювань
Δ = ± а	-	Клас точності М	М	-
Δ = ± (а+ bx)	-	Клас точності С	С	-
	γ=±1,5	Клас точності 1,5	1,5	Якщо ХN виражається в одиницях вимірюваної величини
γ=±1,5	Клас точності 1,5	1,5 ^	Якщо ХN виражається довжиною шкали
q	δ=±0,5	Клас точності 0,5	0,5	-
	δ=±[0,02+0,01]	Клас точності 0,02/0,01	0,02/0,01	-

Метрологічні характеристики засобів вимірювальної техніки -характеристики, які нормуються для визначення результату вимірювання та його похибок. До основних метрологічних характеристик належать такі.

Ціна поділки шкали приладу – різниця значень вимірюваної величини, що відповідають двом сусіднім позначкам шкали.

Діапазон показань – це область значень шкали, обмежена кінцевим і початковим значеннями шкали. Наприклад, діапазон показань ±0,08 мм.

Діапазон вимірювань – це область значень вимірюваної величини, для якої нормуються допустимі похибки засобів вимірювань. Наприклад, діапазон вимірювань 0…200 мм.

Точність вимірювань – це якість вимірювань, яка відображає, наскільки результати вимірювань близкі до істинного значення вимірювальної величини.

Поріг чутливості вимірювальних приладів – найменше значення вимірювальної величини, яка може бути виявлена засобом вимірювання.

Вимірювальне зусилля – зусилля, що виникає в процесі вимірювання при контакті вимірювальних поверхонь вимірювального засобу з поверхнею вимірюваної деталі.

Межа допустимої похибки засобу вимірю вання - найбільше значення, без урахування знаку, похибки засобу вимірювань, за яким цей засіб може бути визнаний придатним до застосування.

Абсолютна похибка засобу вимірювань – різниця між показами засобу вимірювань та істинного значення вимірюваної величини.

Відносна похибка засобу вимірювань – відношення абсолютної похибки засобу вимірювань до істинного значення вимірюваної величини.

Поправка – це величина, яку потрібно алгебраїчно додати до показання вимірювального приладу, щоб дістати таке значення вимірювальної величини, яке є найближчим до дійсного значення. Поправка за абсолютною величиною дорівнює похібці, взятій з протилежним знаком.

При конструюванні засобів вимірювань прагнуть, щоб похибка вимірювання була найменшою, а інші метрологічні показники – в заданих границях. Для цього поєднують великі передаточні відношення з простотою і технологічністю констркуції. Потрібно також, щоб де, можливо, на одній прямій розміщувались осі шали приладу і колнструйований розмір деталі, яка перевіряється. Якщо цієї умови не додержують, то перекіс і непаралельність напрямних вимірювального приладу призводить до значних похибок у вимірюванні.

Дата добавления: 2014-01-07