Нормирование погрешностей средств измерения

Нормирование погрешностей средств измерений произво­дится на основе двучленной формулы:

где ∆_S- мультипликативная (полученная умножением) по­грешность;

_∆0 - аддитивная погрешность (погрешность смещения нулевого уровня).

Мультипликативная погрешность вызвана отклонением чувствительности средств измерений. Она возникает из-за из­менения коэффициента деления делителя, из-за изменения ко­эффициента усиления усилителя (в электронных и цифровых приборах), из-за добавочных сопротивлений в вольтметрах.

Аддитивная погрешность вызывается неточной установ­кой стрелочных приборов на нуль, термо-ЭДС, трением в опо­рах измерительных механизмов.

Имеется два способа нормирования погрешностей средств измерений:

1. с помощью класса точности КТ:

2. с помощью основной погрешности.

Класс точности КТ- обобщенная характеристика средств измерений, определяемая предельными значениями погрешно­стей, а также другими факторами, влияющими на точность из­мерения.

Класс точности не путать с точностью Т (см. выше).

Основная погрешность- погрешность средства измерения в нормальных условиях, выраженная в двучленной форме.

Для однопредельных средств измерения СИ (один диапазон измерения) используются классы точности. Для многопредель­ных СИ используются оба варианта. Причем, если погрешность во всем диапазоне одинакова, то КТ. Если погрешность на раз­ных поддиапазонах различна, то указывается основная погреш­ность.

Все средства измерения при нормировании погрешностей делятся на три группы:

1. I группа

2. II группа

3. III группа

Средства измерения I группы (). К этой группе относятся стрелочные приборы, самопишушие приборы, ин­дуктивные датчики. Класс точности КТ у СИ этой группы оп­ределяется предельным значением приведенной погрешности в %:

Допустимая абсолютная погрешность

Допустимая относительная погрешность

Рис.4. Зоны допустимых погрешностей однопредельного средства измерения I группы

Средства измерения II группы (). К этой груп­пе относятся меры, шунты, измерительные трансформаторы, счетчики электрической энергии.

Класс точности КТ у СИ этой группы задается предель­ным значением относительной погрешности в %:

Рис.5.Зоны допустимых погрешностей однопредельного средства измерения II группы

Средства измерения III группы (). К этой группе откосятся потенциометры, мосты, цифровые приборы. Класс точности задается в виде двух цифр, записанных через косую чертуКТ = c/d, где с - сумма предельных значений мультип­ликативной и аддитивной составляющих в %:

Зная числа c и d, можно определить аддитивную и мультипликативную составляющие:

Абсолютная погрешность:

Относительная погрешность:

Рис.6. Зоны допустимых погрешностей однопредельного средства измерения III группы

При проектировании средств измерения СИ Стремятся иметь максимальный диапазон измерения. У однопредельных СИ с расширением диапазона растет и погрешность.

Для I группы

для II группы

для III группы

СИ I и II групп нецелесообразно выполнять с D>10, так как более чем на порядок возрастает относительная погреш­ность. В целях расширения предела измерений и обеспечения при этом малых погрешностей СИ выполняют многопредель­ными. Причем имеет смысл разбивать на поддиапазоны только диапазоны приборов I и II групп.

Выбор пределов измерений у многопредельных средств измерения надо производить так, чтобы значения измеряемой величины были как можно ближе к конечному значению шка­лы, т.е. необходимо использовать самый минимальный из воз­можных пределов измерения.

Пример. Пусть мы имеем двухпредельный стрелочный вольтметр (В),

d = [30 ÷ 300]; 150 - 300; КТ = 0,5.

Из записи следует:

1. нижний предел измерения 30 В;

2. верхний предел измерения 300 В;

3. верхний предел первого поддиапазона 150 В;

4. класс точности 0,5.

Пусть на шкале имеется 100 делений. Вольтметр измеряет напряжение 75 В. На пределе 150 В стрелка будет показывать на 50 делений.

Относительная погрешность:

На пределе 300 В стрелка будет показывать 25 делений.

Таким образом, погрешность на большем пределе измерения в 2 раза больше.

На практике вместо зоны допустимых погрешностей используются графики этих погрешностей. Они отличаются тем. Что по оси ординат откладываются модули абсолютной и относительной погрешностей (отсутствуют отрицательные значения).

ГРАФИКИ ДОПУСТИМЫХ ПОГРЕШНОСТЕЙ МНОГОПРЕДЕЛЬНЫХ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ (ПРИ КТ=СONST НА РАЗНЫХ ПОДДИАПАЗОНАХ)

У многопредельных СИ уравнения границ допустимых погрешностей терпят разрывы на пределах измерения.