Для получения количественной информации о физических величинах применяются средства измерения (СИ) — приборы различной степени сложности, от простейшей линейки до современных цифровых осциллографов и электронных микроскопов. При этом ни один из существующих приборов объективно нельзя признать идеально точным. Измеренная величина всегда разнится с истинным значением на некоторую ошибку — погрешность, обусловленную параметрами самого прибора и измерительными условиями (температура, влажность, давление).
Производители СИ стремятся добиться максимально возможной точности для так называемых прецизионных (научных) приборов. Для многих сфер применения вполне допустимый контроль величин с точностью, не превышающей разумные для данной области пределы. Предсказуемая величина погрешности задаётся с помощью такого параметра, как класс точности (КТ).
Определение класса точности
Поскольку регистрация физической величины не может быть произведена с абсолютной точностью, то, следовательно, любое проведённое измерение содержит некую погрешность. Иногда в этом контексте используется термин «ошибка измерения», который говорит не о неправильном результате измерения, а лишь о наличии погрешности. Различают три вида числовых погрешностей
1. Абсолютная погрешность: Δ=хд-хизм, где:
- хд — действительное (истинное) значение измеряемой величины;
- хизм — измеренное значение.
2. Относительная погрешность: δ=(Δ/хд)*100%.
3. Приведённая погрешность: γ=(Δ/хн)*100%, где хн — нормирующее значение, равное диапазону измерения СИ, то есть измерительной шкале.
Когда в процессе измерений задействовано несколько приборов, то определяется обобщенная (совокупная) характеристика. Все погрешности, выраженные в одних единицах, суммируются.
В зависимости от условий эксплуатации погрешность может быть основной и дополнительной:
- Основная погрешность — это погрешность СИ при нормальных условиях, которые соответствуют ГОСТ 8.395-80 «Нормальные условия измерений при поверке».
- Дополнительная погрешность — это добавочная погрешность СИ, возникающая вследствие выхода за нормативные пределы, установленные данным стандартом. Например, могут быть превышены пределы допустимой температуры окружающей среды, влажности воздуха, атмосферного давления, частоты и напряжения питающей сети.
Общая погрешность прибора зависит от длительности и условий эксплуатации, а поскольку её величина в каждом данном измерении неизвестна, то изготовитель обычно указывают диапазон (–θх, +θх) возможных значений погрешности прибора или полосу погрешностей, которую определяют экспериментально не для конкретного прибора, а для партии приборов данной серии. Границу θх полосы погрешностей прибора называют нормированным значением приборной погрешности или пределом допускаемой погрешности данного СИ.
Точность СИ — свойство устройства обеспечивать измерения с минимальной погрешностью (близкой к нулю). В качестве единого, обобщённого параметра для СИ введено понятие КТ, обусловленное пределами допускаемых основной и дополнительной погрешностей, а также прочими свойствами прибора, от которых зависит его точность.
КТ прибора — это число, соответствующее максимально допустимой нормами погрешности. КТ выражается в процентах от верхнего предела измерительной шкалы устройства.
Сколько КТ существует и как они обозначаются
В соответствии с ГОСТ 8.401-80, КТ обозначаются буквой латинского алфавита в сочетании с числовым (цифровым) индексом. Чем меньше число и выше место в алфавите латинской буквы, тем больше значение КТ. Обозначение КТ наносится на прибор в виде числа, вписанного в окружность, указывающего на величину разброса (плюс-минус) погрешностей измерений в процентах. Например, число 1,6 означает относительную погрешность ±1,6%. Если дополнительно имеется пиктограмма в виде «галки», то это означает, что весь диапазон шкалы необходимо применять для определения погрешности.
Далее идут следующие классы:
- 0,1 и 0,2 — самые высокие (прецизионные) классы для научных приборов;
- 0,5 и 0,6 — для бытовых устройств средней ценовой категории;
- 1,5 и 2,5 — для приборов с пониженной точностью измерения;
- В случае отсутствия на шкале прибора информации о КТ абсолютную погрешность приравнивают к половине наименьшего деления шкалы.
На высокоточных приборах маркер КТ может отсутствовать. Идентификация точности подобных устройств выполняется особыми знаками.
Какой ГОСТ систематизирует понятие точности применительно к измерительным приборам?
Основным нормативным актом, устанавливающим понятие КТ, является ГОСТ 8.401-80 «Классы точности средств измерения. Общие требования». Несмотря на то что нормативный акт был введён в действие в СССР в прошлом веке, его действие было подтверждено переизданием в октябре 2010 г. без каких-либо поправок. Это говорит о том, что базовые принципы и понятия сохранили свою актуальность.
В стандарте сформулированы общие положения ранжирования СИ на точностные классы, методики нормирования метрологических параметров и обозначения КТ:
- Если СИ, предназначенное для фиксации только одной физической величины, имеет два или более диапазона измерений, то ему может присваиваться два и более КТ.
- Если с помощью СИ может измеряться две или более физические величины (например, ток и напряжение), то могут быть присвоены различные КТ для каждой измеряемой величины.
- СИ должны соответствовать требованиям к метрологическим характеристикам, полученным при присвоении им КТ как при приёмке их на производстве, так и в процессе последующей эксплуатации.
- КТ присваиваются СИ после проведения государственных испытаний.
Как определить КТ электроизмерительного прибора
Для определения КТ прибора необходимо осмотреть корпус прибора и инструкцию, где обнаружится число, вписанное в окружность, например, 2. Это означает, что относительная погрешность прибора составляет ±2,0%. КТ нанесён на корпус или шкалу устройства. Если обозначение отсутствует, то это означает, что КТ превышает 4%.
Для чего нужна поверка приборов
КТ позволяет установить диапазон, в котором находится погрешность данного прибора. Величина диапазона погрешности не является константой и в силу различных причин (например, износа отдельных деталей прибора) может увеличиваться, что приводит к недостоверным результатам измерений. Для предотвращения таких ошибок введена процедура периодической поверки приборов.
Для организации процесса поверки должны быть обеспечены климатические условия, близкие к идеальным. Как правило, поверка проводится государственными метрологическими службами или в метрологических отделах предприятий, изготовивших данный прибор.
Различают первичную и периодическую поверки:
- Первичная проводится сразу после изготовления прибора с выдачей соответствующего сертификата.
- Периодическая поверка проводится, как правило, не реже одного раза в год. Для высокоточных (прецизионных) СИ могут устанавливаться меньшие межповерочные сроки.
Для популярных нынче бытовых счетчиков учёта электроэнергии и воды сроки поверки существенно больше:
- На холодную воду — раз в 6 лет.
- На горячую воду — раз в 4 года.
- На электросчётчики в зависимости от модели срок поверки может превышать 10 лет.
На всякий случай о другом «классе точности»
Следует упомянуть, что понятие КТ точности используется также в области, связанной с качеством поверхности металла после обработки на токарных, фрезерных и других станках. Несмотря на одинаковое словосочетание, речь идёт о таких характеристиках, как степень шероховатости, категории чистоты обработки металлов. Если поисковики в интернете будут выдавать ссылки на обе темы, то это не более, чем «однофамильцы».
Заключение
КТ СИ позволяет осуществить оптимальный выбор прибора для решения конкретной задачи. Для проведения лабораторных, научных измерений понадобится аппаратура самой высокой или прецизионной точности. Хороший уровень точности электросчётчика поможет контролировать потребление энергии, не переплачивая лишних средств. Для проведения простых электромонтажных работ, связанных с контролем качества монтажа, наличия заземления, измерений напряжений и токов в жилом помещении, вполне сгодится бюджетный мультиметр с невысоким КТ.
Оставить комментарий: