Поверка и калибровка СИ

Классы точности СИ

Вспомогательные средства измерений - средства измерений физической величины, влияние которой на основное средство измерений или объект измерений необходимо учесть для получения результатов измерений требуемой точности.

Метрологические характеристики СИ (МХ СИ)

МХ СИ - характеристики свойств средства измерений, влияющих на результат измерений или его погрешность. МХ, устанавливаемые НТД, называют нормируемыми МХ, а определяемые экспериментально - действительными МХ.

Установление номинальных значений и границ допускаемых отклонений реальных метрологических характеристик средств измерений от их номинальных значений называется нормированием метрологических характеристик. В зависимости от назначения СИ для каждого средства измерений нормируются разные наборы (комплексы) метрологических характеристик. Нормы на отдельные метрологические характеристики приводятся в эксплуатационной документации (паспорте, техническом описании, инструкции по эксплуатации и т. д.) в виде номинальных значений, коэффициентов функций, заданных формулами, таблицами или графиками пределов допускаемых отклонений от номинальных значений функций.

Среди них:

1. Характеристики, предназначенные для определения результатов измерений (без введения поправок):

Для мер:

а) значение однозначной или многозначной меры (номинальное значение физической величины);

Для измерительных преобразователей:

а) функция преобразования (статическая характеристика преобразования) - функциональная зависимость между информативными параметрами выходного и входного сигналов средств измерений y=f(x).

б) чувствительность средства измерений - отношение приращения выходного сигнала средства измерений Δ Y к вызвавшему его приращению входного сигнала Δ X.

Для измерительных приборов:

а) диапазон измерений - область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые погрешности средств измерений. Диапазон измерений ограничивается наибольшим и наименьшим значениями диапазона измерений. Для повышения точности измерений диапазон может быть разбит на несколько поддиапазонов. При переходе с одного поддиапазона на другой некоторые составляющие основной погрешности уменьшаются. Для каждого поддиапазона могут быть свои предельные значения погрешностей.

б) диапазон показаний - область значений шкалы, ограниченную начальными и конечными значениями шкалы.

б) порог чувствительности - наименьшее значение входной величины, которое можно обнаружить с помощью данного средства измерений.

в) цена деления шкалы - разность значений величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы. Для цифровых измерительных приборов указывают цену единицы младшего разряда.

г) входное сопротивление Rвх (полное сопротивление Zвх). Чем больше входное сопротивление средства измерения, тем меньшую мощность оно потребляет от объекта измерения и тем меньше влияет на режим его работы, тем самым, повышая точность измерений.

2. Значение погрешности, ее систематические и случайные составляющие;

3. Характеристики чувствительности СИ к влияющим величинам - функции влияния, изменения значений МХ СИ, вызванные изменением влияющих величин в установленных пределах.

4. Динамические характеристики отражают инерционные свойства средства измерений при воздействии на него меняющихся во времени величин - параметров входного сигнала, внешних влияющих величин, амплитудно-фазовая характеристика, амплитудно-частотная характеристика для минимально-фазовых средств измерения, совокупность амплитудно-фазовых и фазово-частотных характеристик, время реакции, коэффициент демпфирования, значение амплитудно-частотной характеристики на резонансной частоте, значение резонансной собственной круговой частоты.

Учёт всех нормируемых метрологических характеристик СИ является сложной и трудоёмкой процедурой. Поэтому для СИ, используемых в повседневной практике, принято деление на классы точности, которые дают их обобщённую метрологическую характеристику. Требования к метрологическим характеристикам устанавливаются в стандартах на средства измерений конкретного типа.

Классы точности присваиваются средствам измерений с учётом результатов государственных приёмочных испытаний. Обозначения классов точности наносятся на циферблаты, щитки и корпуса СИ, приводятся в нормативно-технических документах. Классы точности могут обозначаться латинскими буквами (М, С и т. д.) или римскими цифрами (I, II, III и т. д.). Если класс точности обозначается латинскими буквами, то класс точности определяется пределами абсолютной погрешности, если римскими цифрами, то - пределами относительной погрешности.

Обозначение классов точности (по ГОСТ 8.401–80):

q 0,5, 1,6, 2,5 и т. д.- для приборов, приведенная погрешность которых составляет 0,5, 1,6, 2,5%. Например, для вольтметра, работающего в диапазоне измерений 0 - 30 В, класс точности 1,0 определяет, что указанная погрешность при положении стрелки в любом месте шкалы не превышает 0,3 В.

0,5

- то же, что и в предыдущем случае, но Х_N - длина шкалы;

0,1

0,4

1,0

q , , и т. д. - для приборов, у которых относительная погрешность составляет 0,1, 0,4, 1,0%;

q 0,02/0,01 - для приборов, у которых измеряемая величина не может отличаться от значения х, показанного указателем, больше, чем на ( , где С и d - числитель и знаменатель соответственно в обозначении класса точности; x_к – больший (по модулю) из пределов измерений прибора.

Средства измерений в соответствии с поверочной схемой периодически подвергаются поверке, которая заключается в определении метрологическим органом погрешности средства измерения и установлении его пригодности к применению при условии, что эта погрешность не более допустимой. Положительные результаты поверки СИ удостоверяются поверительным клеймом или свидетельством о поверке.

Калибровка средства измерений - это совокупность операций, выполняемых калибровочной лабораторией с целью определения и подтверждения действительных значений метрологических характеристик и (или) пригодности средства измерений к применению в сферах, не подлежащих государственному метрологическому контролю и надзору в соответствии с установленными требованиями. Результаты калибровки СИ удостоверяются калибровочным знаком, наносимым на средства измерений, или сертификатом о калибровке, а также записью в эксплуатационных документах.

2. Погрешности измерений, обработка результатов, выбор СИ

2.1. Погрешности измерений, их классификация

Погрешность измерения - отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины. Истинное значение величины неизвестно, его применяют только в теоретических исследованиях. На практике вместо него используют действительное значение величины. Обычно за действительное значение принимают среднее арифметическое из ряда значений величины, полученных при равноточных измерениях или арифметическое средневзвешенное при неравноточных измерениях. Погрешность измерения является характеристикой точности измерения.

Абсолютная погрешность измерения - погрешность измерения, выраженная в единицах измеряемой величины:

Относительная погрешность измерения - погрешность измерения, выраженная отношением абсолютной погрешности измерения к истинному или действительному значению измеряемой величины. Относительную погрешность в долях или процентах находят из отношений:

Приведенная погрешность – погрешность измерения, выраженная отношением абсолютной погрешности измерения к нормирующему значению. В качестве нормирующего значения принимается либо больший из модулей пределов измеренийлибо длина шкалы. Приведенная погрешность в долях или процентах вычисляется по формуле:

g=D/Х_N