Средства измерений. Погрешности средств измерений

Средствами измерений называют применяемые при измерениях технические средства, имеющие нормированные метрологические свойства.

Метрологические характеристики – характеристики средств измерения, оказывающие влияние на результаты измерений. Перечень важнейших из них регламентируется ГОСТ 8.009-84 ГСИ

"Нормируемые метрологические характеристики средств измерений":

По метрологическому назначению измерительные приборы делятся на рабочие, контрольные, образцовые и эталонные.

Рабочие приборы, предназначенные для обычных измерений, делятся на технические и лабораторные. Завод-изготовитель гарантирует определенную точность технических приборов.

Контрольные приборы применяются для поверки технических приборов и для точных замеров при научно-исследовательских работах.

Образцовые приборы предназначаются для передачи единиц измерения от эталонов к остальным приборам путем поверки и градуировки.

Поверка средств измерений – выполнение определенных операций, которые необходимо выполнить для подтверждения соответствия характеристик средства измерения установленным требованиям.

Градуировкой называется операция, при помощи которой делениям шкалы придаются значения, выраженные в установленных единицах измерения.

Образцовые приборы делятся на разряды в зависимости от точности и способов их поверки. Образцовые приборы первого разряда поверяются только по эталонам. Образцовые приборы второго и последующих разрядов поверяются по образцовым приборам предшествующих разрядов.

Эталонные приборы служат для воспроизведения и хранения единиц измерения с метрологической точностью.

По роду измеряемой величины (параметру) измерительные приборы делятся на приборы для измерения температуры, давления, расхода, уровня, концентрации, плотности и т. п.

В технике применяются приборы, с помощью которых производят измерения лишь с определенной заранее заданной точностью - основной погрешностью, допускаемой нормами.

Основной погрешностью называется погрешность средства измерений, используемого в нормальных условиях эксплуатации (температура окружающей среды, давление, напряжение питания, частота тока и т.д.), которые обычно определены в нормативно-технических документах на данное средство измерений. Каждый, даже новый, прибор обладает основной погрешностью, которая с течением времени обычно возрастает за счет появления остаточных деформаций пружин, износа трущихся частей и других причин.

Если прибор работает в условиях отличных от номинальных (влияние неблагоприятных внешних условий, отклонения напряжения и частоты источника питания), возникает дополнительная погрешность, увеличивающая общую погрешность прибора.

Для каждого прибора в зависимости от его назначения, качества и диапазона показаний нормами устанавливается допускаемая основная погрешность, выражаемая в абсолютных или относительных (приведенных) величинах.

Допускаемая основная погрешность характеризует наибольшее возможное отклонение показаний прибора от действительного значения в обе стороны, в связи с чем перед ней ставится знак +. Если при поверке прибора основная погрешность в любой точке шкалы не превышает допускаемой, то прибор признается годным к применению. В противном случае он должен быть подвергнут ремонту или переградуировке.

Приведенная допускаемая основная погрешность прибора определяется как отношение абсолютной допускаемой основной погрешности к диапазону показаний и выражается в процентах согласно равенству

δ΄ = (Δ΄/N_к-N_н)·100,

где:

Δ΄ - абсолютная допускаемая основная погрешность;

N_к-N_н - диапазон показаний.

Под пределом допускаемой основной погрешности средства измерений понимают наибольшую (без учета знака) основную погрешность, при которой оно может быть признано годным и

допущено к применению. Эту погрешность для краткости называют основной допустимой погрешностью. Предел допускаемой погрешности задается в виде абсолютной или приведенной погрешности.

По приведенной допускаемой основной погрешности приборы разделяются на различные классы точности.

Класс точности средств измерений является обобщенной их характеристикой, определяемой пределами допускаемой основной и дополнительных погрешностей, а также другими свойствами средств измерений, влияющими на точность.

К = ±------------100%

X - X

где:

Δ - абсолютная погрешность;

Х_В-Х_Н - разность верхнего и нижнего пределов измерений, т.е. диапазон измерений

Классы точности прибора устанавливают при выпуске, градуируя его по образцовому прибору в нормальных условиях. Средствам измерений, пределы допускаемых погрешностей которых выражены как относительные или приведенные погрешности, должны быть присвоены классы точности, выбираемые из ряда чисел: (1; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 6) 10^п, где п=1; 0; -1; -2 и т.д.

Обозначение классов точности производится в зависимости от способов задания пределов допускаемой основной погрешности. Если последняя выражается приведенной или относительной погрешностью, применяются соответственно следующие обозначения: N,5 )и 1,5 (обозначения приведены для класса точности 1,5). 1—^

Для измерительных приборов и преобразователей, применяемых для технологических измерений, как правило, нормальные условия эксплуатации выбираются такими, что в большинстве случаев исключается необходимость нормирования дополнительной погрешности. Поэтому класс точности однозначно определяет точность этих средств измерений.

Вариацией прибора называется наибольшая, полученная экспериментально разность между показаниями измерительного прибора, соответствующими одному и тому же действительному значению измеряемой величины при одинаковых условиях измерения. Вариации вызываются трением в механизме прибора, зазорами (люфтами) в кинематических парах, гистерезисом и т.п.

Вариация технических измерительных приборов определяется как наибольшая разность показаний прибора при поверке, полученная при прямом и обратном ходе, при одном и том же действительном значении измеряемой величины. Вариации выражают в процентах от максимального значения шкалы прибора:

где Х_п - Х_о - наибольшая разность в показаниях прибора при одном и том же значении измеряемой величины.

Вариация не должна превышать допустимую погрешность прибора.