Метрологические характеристики контрольно-измерительной аппаратуры
Погрешность является одной из основных характеристик измерений.
По способу выражения погрешности измерений подразделяют на абсолютные и относительные; по характеру проявления — систематические и случайные; по условиям измерения измеряемой величины — статические и динамические.
Абсолютная погрешность АХ имеет размерность измеряемой величины и равна разности результата измерения X и действительного значения Хл этой величины:
|
(14.1) |
АХ=Х-ХЛ.
За действительное значение измеряемой величины обычно принимают среднее арифметическое из ряда значений величины, полученных при равноточных измерениях, или арифметическое среднее взвешенное при неравноточных измерениях. При поверке средств измерений действительным значением является значение образцовой меры или показание образцового средства измерения.
Абсолютную погрешность, взятую с обратным знаком, называют поправкой. Она не может полностью характеризовать точность измерений.
Относительная погрешность 5 — это выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности АХ к действительному (которое близко
к истинному и допустимо к практическому использованию) значению измеряемой величины:
8 = (АХ/ХЛ) • 100 %. (14.2)
Учитывая, что при измерениях должно обеспечиваться хотя бы
приблизительное равенство измеренной величины X и действительной Хд, в практических расчетах в формулу (14.2) подставляется X:
8 = {АХ/Х) • 100 %. (14.3)
Для оценки точности измерения, обеспечиваемой при примене
нии данного прибора, в практике пользуются показателями, которые называются характеристиками точности приборов — градуировочная погрешность, вариация и основная погрешность.
Необходимость знать градуировочные погрешности и вариации прибора практически возникает при особо точных измерениях. Для общей оценки метрологических свойств технических приборов предпочитают указывать не градуировочную погрешность, а значение обшей погрешности его, т. е. значение суммы систематической и случайной погрешностей а+Ь. Величину
у =а + Ь, (14.4)
определенную при нормальных условиях, называют основной погрешностью, т. е. это общая погрешность прибора, определенная при нормальных условиях. Предел допускаемой основной погрешности — это наибольшая (без учета знака) основная погрешность средства измерений, при которой оно может быть признано годным и допущено к применению.
Отклонение условий эксплуатации от нормальных вызывает дополнительную погрешность прибора. Такими отклонениями являются: отклонение температуры, отклонение прибора от его рабочего положения, влияние внешнего магнитного и электрического полей, отклонение напряжения и частоты источника питания. Предел допустимой дополнительной погрешности (изменение показаний) — это наибольшая дополнительная погрешность (изменение показаний), вызываемая изменением влияющей величины в пределах расширенной области, при которой средство измерений по техническим требованиям может быть допущено к применению.
Пределы допустимых основных и дополнительных погрешностей устанавливаются в виде приведенных, относительных или абсолютных погрешностей и могут выражаться в виде определенного числа делений.
Приведенную погрешность прибора, определенную при нормальных условиях, т. е. при тех условиях, при которых производилась его градуировка, называют основной приведенной погрешностью:
УпР = {а + Ь)/Хы’ 100 %. (14.5)
Приведенная погрешность упр — это выраженное в процентах отношение наибольшей абсолютной погрешности ДЛГП, определенной при поверке прибора, к нормирующему значению, т. е. некоторому установленному значению, по отношению к которому рассчитывается погрешность. Часто в качестве нормирующего значения для приведенной погрешности принимают верхний предел (диапазон О) измерения прибора:
упр = (ДХп//))-100%. (14.6)
По приведенной погрешности устанавливают класс точности прибора. Величина погрешности прибора зависит от условий его работы, в соответствии с чем погрешности делят на основные и дополнительные.
Основной называют наибольшую погрешность, которая определяется при нормальных условиях работы прибора: 20 °С, давление 101 327 Па (760 мм рт. ст.), влажность 60 %, отсутствие внешних электрических и магнитных полей, правильная установка прибора.
Отличие условий работы прибора от нормальных (в основном отличие параметров источника питания и температуры окружающей среды) приводит к дополнительной погрешности.
Обобщенной характеристикой прибора, определяющей пределы допустимых основных и дополнительных погрешностей, является класс точности прибора. Класс точности прибора численно равен (в %) максимальной величине основной приведенной погрешности. Классы точности и соответствующие им предельно допустимые значения основной погрешности для электроизмерительных приборов выбирают из ряда (1; 2; 5)", а также 1,0; (2,0 —для счетчиков электрической энергии); 2,5; 4,0, где и — целое отрицательное число.
Электроизмерительным приборам присваивают классы точности, числовые значения которых выбирают из следующего ряда: 0,05; 0,1;
0, 2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0. Для приборов, у которых основная погрешность больше 4,0, класс точности не устанавливается, и приборы характеризуются предельной величиной основной погрешности (что характерно для БКИА). В процессе эксплуатации погрешность приборов увеличивается, поэтому приборы подлежат периодической поверке.
Для БКИА, за исключением приборов общепромышленного применения (вольтметров, манометров и т. п.), в большинстве случаев класс точности не устанавливается. Для оценки точности БКИА указывается основная погрешность и дополнительная, вызванная отклонением от рабочих условий температуры, напряжения и частоты источника питания.