Классы точности средств измерения

Класс точности – есть обобщенная метрологическая характеристика средств измерения, определяемая предельными значениями допустимой погрешности. Пределы допустимых погрешностей средств измерений выражаются в форме абсолютной, относительной и приведенной погрешностей.

Если погрешность средств измерений носит чисто аддитивный характер, то класс точности задается предельным значением приведенной погрешности γ_пр.:

.

Если погрешность средств измерений носит чисто мультипликативный характер, то класс точности задается предельным значением относительной погрешности δ_пр.:

.

Если погрешность имеет аддитивную и мультипликативную составляющие, то класс точности задается предельным значением относительной погрешности:

,

где .

Как правило, таким образом, нормируют средства измерения высокой точности (цифровые мосты, компенсаторы для измерения ЭДС термопары) и класс точности обозначают отношением .

Постоянные коэффициенты c, d, p, q есть отвлеченные положительные числа, выбираемые из ряда m 10n , где m = 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 4, 5, 6; n = 1, 0, –1, –2, –3, …

Методы повышения точности измерений

Стремясь к более точным измерениям, измерительная техника выработала ряд общих методов достижения точности, которые можно подразделить на несколько групп.

1. Методы стабилизации параметров средств измерений (датчиков) технологическим путем, т.е. использование новых материалов, новых технологий, применение новых физических явлений, применение предварительного старения элементов перед их установкой и т.д.

2. Методы пассивной защиты от быстро изменяющихся влияющих величин, т.е. уменьшение случайных погрешностей путем применения фильтрации (усреднения), теплоизоляции, экранирования, амортизации аппаратуры и т.п.

3. Методы активной защиты от медленно изменяющихся влияющих величин путем стабилизации этих величин. Это стабилизация питающего напряжения, стабилизация температуры наиболее ответственных элементов, стабилизация аппаратуры в пространстве с помощью гироскопов и т.д.

4. Методы коррекции систематических и прогрессирующих (дрейфующих) погрешностей. Это наиболее экономичный путь повышения точности вместо методов активной защиты, так как предполагает автоматическую оценку погрешности и автоматический ввод поправки (ввод автоматической поправки от разогрева холодных спаев термопары в автоматических потенциометрах, применение магнитных шунтов в мегаомметрах, температурная компенсация в тензометрии). Прогрессирующие погрешности устраняются созданием более совершенных схем (создание операционных усилителей с большим коэффициентом усиления и введением глубокой отрицательной обратной связи).

5. Применение методов измерений переводящих систематические погрешности в случайные погрешности:

– метод рандомизации (от англ. random – перемешивание, создание беспорядка, хаоса) основан на принципе перевода систематических погрешностей в случайные погрешности. Метод позволяет эффективно уменьшить систематическую погрешность (методическую, инструментальную и др.) путем измерения некоторой физической величины (ФВ) рядом однотипных приборов с последующей оценкой результата измерения в виде математического ожидания выполненного ряда наблюдения. Пусть некоторая физическая величина измеряется n раз. (n=15) однотипными приборами, имеющими систематические погрешности одинакового происхождения. Для одного прибора эта погрешность постоянная, но от прибора к прибору она изменяется случайным образом. Поэтому если измерять неизвестную ФВ n приборами и затем вычислить математическое ожидание, то значение систематической погрешности существенно уменьшается.

– метод двух отсчетов (метод компенсации погрешности по знаку или «вилочный» метод) используется для устранения систематической погрешности, у которой в зависимости от условий измерения изменяется только знак. При этом методе выполняются два измерения, результаты которых определяются выражениями: и , где – измеряемая ФВ. Среднее значение из полученных результатов представляет собой окончательный результат измерения, не содержащий систематической погрешности . Этот метод используется при измерении экстремальных значений (максимума и 0) неизвестной ФВ.

6. Повышение быстродействия датчиков и снижение динамической погрешности в измерениях.