Способы выражения пределов допускаемых погрешностей средств измерений

В настоящее время для большинства электрических средств измерений, используемых в статическом режиме, нормируют пределы допускаемых погрешностей.

Пределом допускаемой погрешности (допускаемой погрешностью) средств измерений называется наибольшая (без учета знака) его погрешность, при которой это средство может быть признано годным и допущено к применению. Например, пределы допускаемой приведенной погрешности вольтметра класса точности 1,0 равны ± 1 % верхнего предела измерений [6].

Вопросы нормирования погрешностей средств измерений рассмотрены в ГОСТ 8.401—80 «Классы точности средств измерений. Общие требования».

Согласно этому стандарту, пределы допускаемых основной и дополнительных погрешностей выражают в форме приведен­ных, относительных или абсолютных погрешностей. Форма представления пределов допускаемых погрешностей выбирается в зависимости от характера изменения погрешностей в пределах диапазона измерений, а также от условий применения и назначения средств измерений.

Пределы допускаемой абсолютной основной погрешности устанавливают по формуле

DХ_доп = ± a, (3.17)

если граница погрешностей средств измерений полагается практически неизменной в пределах диапазона измерения (присутствует чисто аддитивная составляющая погрешности) или

DХ_доп = ± (a + bX), (3.18)

если границы погрешностей изменяются практически линейно (присутствует как аддитивная, так и мультипликативная составляющие погрешности). В этих формулах DX_доп – пределы допускаемой абсолютной основной погрешности, выраженной в единицах измеряемой величины или в делениях шкалы; X – значение измеряемой величины на входе (выходе) средств измерений или число делений, отсчитанных по шкале; a , b – постоянные положительные числа.

Пределы допуска­емой абсолютной погрешности могут устанавливаться также по более сложной формуле или в виде графика, или в виде таблицы.

Пределы, допускаемой приведенной основной погрешности (в процентах) в случае присутствия только аддитивной составляющей погрешности устанавливают по формуле

, (3.19)

гдеDХ_доп - пределы допускаемой абсолютной основной погрешно­сти, устанавливаемые по формуле (3.17); X_N - нормирующее зна­чение — условно принятое значение измеряемой величины, выра­женное в тех же единицах, что и X; p - отвлеченное положи­тельное число.

Правила выбора нормирующего значения X_N :

1. Для средств измерений с равно­мерной или степенной шкалой, а также для измерительных пре­образователей, если нулевое значение входного (выходного) сиг­нала находится на краю или вне диапазона измерений, то нормирующее значение устанав­ливают равным большему из пределов измерений. В данном примере нормирующее значение Х_N = 10.

2. Если нулевое значение находится внутри диапазона измерений, то норми-

рующее значение берется равным большему из модулей пределов измерений, т.е X_N = 20 .

3. Для электроизмеритель­ных приборов с равномерной шкалой, практически равномерной или степенной шкалой и и нулевой отметкой внутри диапазона измерений X_N допускается устанавливать равным сумме модулей пределов измерений:

.

Практически равномерная шкала - шкала, длины делений которой различаются не более чем на 30 %, а цена делений постоянна.

Степенная шкала - шкала с расширяющи­мися или сужающимися делениями и отличная от равномерной и практически равномерной шкалы.

4. Для средств измерений, для которых принята шкала с условным нулем

(например, в градусах Цельсия), нормирующее значение устанавливают равным моду­лю разности пределов измерений, т.е. .

5. Для средств измерений с уста­новленным номинальным значением нормирующее значение рав­но этому номинальному значению.

6. Для измерительных приборов с существенно неравномерной шкалой (например, для омметров) нормирующее значение устанавливают равным всей длине шка­лы или ее части, соответствующей диапазону измерений. В этом случае пределы абсолютной погрешности выражают, как и длину шкалы, в единицах длины.

Пределы допускаемой относительной основной погрешности (в процентах) устанавливают по следующим формулам:

а) в случае присутствия только мультипликативной составляющей погрешности , (3.20)

если значение DХ установлено по формуле (3.17);

б) в случае присутствия соизмеримых аддитивной и мультипликативной составляющих погрешностей:

, (3.21)

если значение DХ установлено по формуле (3.18). В этих выражениях q - отвлеченное положительное число; X_K - больший (по модулю) из пределов измерений;

с, d - положительные числа, причем ; .

В обоснованных случаях пределы допускаемой относительной основной погрешности устанавливают по более сложной форму­ле или в виде графика, или таблицы.

Значения р, q, с, d в формулах (3.19), (3.20) и (3.21) выбирают из ряда 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 и т.д.). Значения, указанные в скобках, не устанавливают для вновь разрабатываемых средств измерений.

Пределы допускаемых дополнительных погрешностей уста­навливают в виде:

а) постоянного значения для всей рабочей области влияющей величины;

б) отношения предела допуска­емой дополнительной погрешности, соответствующего регламен­тированному интервалу влияющей величины, к этому интервалу;

в) предельной функции влияния;

г) функциональной зависимо­сти пределов допускаемых отклонений от номинальной функции влияния.

Предел допускаемой вариации выходного сигнала и пределы допускаемой нестабильности выражают в виде доли допускаемой основной погрешности.

Способы выражения остальных метрологических характери­стик устанавливаются в стандартах на средства измерений кон­кретного вида.