Нормування метрологічних характеристик , похибок і класи точності засобів вимірювальної техніки

Нормування метрологічних характеристик похибок полягає в добиранні їх раціонального асортименту, складу та норм для забезпечення оцінювання результатів вимірювань з наближенням їх до істинних значень. Це є важливим, оскільки шкідливими є, як занижені, так і завищені результати оцінювання.

Занижені результати можуть зумовлювати отримання неякісної продукції, аварійних ситуацій, нераціональних витрат матеріальних та енергетичних ресурсів тощо. З іншого боку, високі вимоги до результатів оцінювання зумовлюють відповідне закладення схем і конструкцій ЗВТ, підвищені витрати на їх розроблення, виготовлення та використання, зниження показників надійності.

Тому встановлюють норми для основної та додаткової складових з виділенням (чи без нього) систематичної та центрованої її складових. Для ЗВТ певного типу систематичну похибку трактують як випадкову, для якої нормують верхнє та нижнє допустимі значення чи відповідно математичне сподівання та середньо-квадратичне відхилення. Згідно стандарту допускається нормування функцій чи густини розподілів систематичної та випадкової складових похибки.

Як систематичні так і додаткові похибки нормують залежно від значень окремих впливних величин.

Нормовані характеристики абсолютних, відносних чи приведених (зведених) похибок ЗВТ виражають числом або функцією (формула, таблиця, графік) інформативного параметра вхідного чи вихідного сигналів. Характеристики динамічних похибок не нормують, а визначають за нормами значень інших динамічних характеристик.

_____________________________________ — це узагальнена його характеристика, яка визначається границями основної та додаткових похибок, а також іншими властивостями ЗВТ, що зумовлюють його точність.

Клас точності ЗВТ, хоча й характеризує його властивості щодо точності, не є безпосереднім показником точності вимірювань, що здійснюються з його допомогою.

- Для засобів вимірювання, що мають нормовані систематичні та центровані складові похибки та номінальні функції впливних величин, у разі їх застосування без внесення корекції на додаткові похибки чи оцінювання їх складових похибок з врахуванням динамічних їх характеристик, класи точності не регламентують.

- Класи точності цифрових вимірювальних приладів з вмонтованими обчислювальними пристроями для додаткового оброблення результатів вимірювань встановлюють без врахування режиму оброблення.

- Клас точності набору мір визначають класом точності міри з найбільшою похибкою.

- Засоби вимірювань, що призначені для вимірювань фізичних величин різної природи (мультиметри) чи однієї фізичної величини в різних діапазонах, можуть бути різних класів точності для окремих фізичних величин і діапазонів.

Границі основної та додаткових похибок ЗВТ певного класу точності встановлюють у формі абсолютних, приведених (зведених) чи відносних похибок залежно від характеру їх зв'язку з інформативними фізичними величинами вхідного чи вихідного сигналів.

_______________________ похибка (Х) – похибка СИТ, виражена в одиницях вимірюваної фізичної величини.

- Для міри – це різниця між номінальним її значенням і істинним.

- Для вимірювальних приладів – це різниця між свідченням засобу вимірювань і дійсним значенням вимірюваної фізичної величини.

- Для вимірювального перетворювача – це різниця реального коефіцієнта перетворення і істинного (наприклад, реального коефіцієнта посилення і істинного).

Границі абсолютної допустимої основної похибки встановлюють за формулою

Δ = ± а (1)

або

Δ =±(а + bх), (2)

де Δ — границі допустимої абсолютної основної похибки, вираженої в одиницях вхідної чи вихідної величини;

а, b — додатні числа, які не залежать від х;

х — значення модуля вхідної фізичної величини.

__________________________ похибка СИТ - відношення абсолютної погрішності засобу вимірювань до умовно прийнятого значення величини, постійного у всьому діапазоні вимірювань або в частині діапазону. Умовно прийняте значення величини називають нормуючим значенням. Нормуюче значення приймається рівним:

- кінцевому значенню шкали СИТ з нульовою відміткою на її початку;

- сумі кінцевих значень шкали з нульовою відміткою в середині шкали;

- довжині шкали (у мм, см, подів.) при різко нерівномірній шкалі СИТ;

- різниці кінцевого і початкового значення для СИТ без нульової відмітки.

 

Приведену погрішність зазвичай виражають у відсотках.

 

Границі допустимої приведеної ( зведеної) основної похибки встановлюють за формулою

(3)

де Х_N — нормоване значення, яке встановлюють залежно від характеру шкали, границь вимірювань тощо;

q — абстрактне додатне число, яке вибирають з ряду [1; 1,5; (1,6); 2; 2,5; (3); 4; 5; 6]·10ⁿ; п = 1; 0; -1; -2; ...

 

Значення, що в круглих дужках, для нових засобів вимірювання, які розробляються.

 

_______________________похибка – похибка СИТ, виражена відношенням абсолютної погрішності засобу вимірювань до дійсного значення зміряної фізичної величини або до результату вимірювань.

 

Границі допустимої відносної основної похибки встановлюють за формулою

(4)

 

якщо Δ встановлено за формулою (2) для а = 0, або для а ≠ 0 за формулою

(5)

 

де X_k – більша (за модулем) з границь вимірювання

(6)

 

де с і d — додатні числа, які добирають аналогічно до добирання q.

Границі допустимої додаткової похибки ЗВТ можуть виражатися в інший формі ніж границі допустимої основної похибки.

Границі допустимої додаткової похибки та варіації вихідного сигналу переважно встановлюють як часткове чи кратне значення допустимої основної похибки.

Позначення класів точності ЗВТ в нормативно-технічних документах і на самих ЗВТ наведені в табл. 1.

З вищесказаного виходить, що по умовному позначенню класу точності можна отримати необхідну інформацію про межі допустимої похибки результату вимірювань і погрішності СИТ. При оцінці похибки повинні обчислюватися абсолютна, відносна і приведена похибка. Абсолютна похибка потрібна для округлення результату і його правильного запису. Відносна і приведена потрібна для однозначної порівняльної характеристики СИТ. Правила округлення розрахованого значення похибки і отриманого результату вимірювання зводяться до наступного:

- похибка результату вимірювання указують двома значущими цифрами, якщо перша з них рівна 1 або 2, і одній – якщо перша є 3 і більш;

- результат вимірювання округляють до того ж десяткового розряду, яким закінчується закруглене значення абсолютної похибки;

- округлення проводиться лише в остаточній відповіді, а всі попередні обчислення проводять з одним – двома зайвими розрядами.

 

Таблиця 1 – Позначення класів точності засобів вимірювань

 

Границя допустимої основної похибки	Позначення	примітка
Формула	Приклади, %	В НТД	На ЗВТ
Δ = ± а	-	Клас точності М	М	-
Δ =±(а + bх)	-	Клас точності С	С	-
	γ = ±1.5	Клас точності 1,5	1,5	Якщо XN в одиницях X
γ = ±0.5	Клас точності 0,5	0,5	XN визначають довжиною шкали
	δ= ±0.5	Клас точності 0,5	0,5	-
		Клас точності 0,02/0,01	0,02/0,01	-