книги2 / 436

Указатель – это часть отсчётного устройства, положение которого относительно отметок шкалы определяет показание измерительного прибора, то есть определяет значение величины, формируемое средством измерений. Указатель, как правило, выполняется в виде подвижных стрелок разной формы. Область значений шкалы измерительного прибора, ограниченнаяначальнымиконечнымзначениямишкалы,называется диапазоном показаний.

Диапазон измерений – множество значений величин одного рода, которые могут быть измерены данным средством измерений с указанными инструментальной неопределённостью или указанными показателями точности при определённых условиях.

Вариация показаний измерительного прибора – это разность показаний в одной и той же точке диапазона измерений при плавном подходе к этой точке со стороны меньших и больших значений измеряемой величины.

Порог чувствительности средства измерений – наименьшее значение изменения величины, начиная с которого может осуществляться её измерение данным средством измерения. Например, если изменение массы, которое вызывает перемещение стрелки весов, составляет 10 мг, то порог чувствительности весов равен 10 мг.

5.6. Класс точности средства измерений

Обобщенной характеристикой уровня точности средств измерений данного типа является класс точности. Класс точности даёт возможность судить о значениях инструментальных погрешностей или инструментальных неопределенностей средств измерений данного типа при выполнении измерений. Классы точности устанавливаются в стандартах или технических условиях, содержащих технические требования к средствам измерений.

161

Средствам измерений с двумя и более диапазонами измерений одной физической величины, допускается присваивать различные классы точности на каждый диапазон. Средствам измерений, предназначенным для измерения двух и более физических величин, также допускается присваивать различные классы точности для каждой измеряемой величины.

В соответствии с ГОСТ 8.401-80 «Классы точности средств измерений. Общие требования» при назначении классов точности нормируются пределы допускаемых основной и дополнительной погрешностей. В зависимости от характера измерения погрешностей в пределах диапазона измерений, а также от условий применения и назначения средств измерений конкретного вида, пределы допускаемых погрешностей следует выражать в форме абсолютных, приведённых или относительных погрешностей.

Пределы допускаемой абсолютной основной погрешности устанавливают по формуле (65)

где – пределы допускаемой абсолютной основной погрешности, выраженной в единицах измеряемой величины на входе (выходе) или условно в делениях шкалы;

х – значение измеряемой величины на входе (выходе) средствизмеренийиличислоделений,отсчитанныхпошкале;

a, b – положительные числа, не зависящие от х. Пределы допускаемой приведённой основной погрешно-

сти следует устанавливать по формуле (67)

где γ – пределы допускаемой приведённой основной погрешности, %;

162

– пределы допускаемой абсолютной основной погреш-

ности;

X N – нормирующее значение, выраженное в тех же единицах, что и ;

р – отвлеченное положительное число, выбираемое из ряда 1·10n ; 1,5·10n ; 2·10n ; 2,5·10n ; 4·10n ; 5·10n ; 6·10n ; ( n = 1, 0, -1, -2 и т. д.).

Нормирующее значение XN для средств измерений с равномерной, практически равномерной или степенной шкалой, если нулевое значение входного (выходного) сигнала находится на краю или вне диапазона измерений, следует устанавливать равным большему из пределов измерений или равным большему из модулей пределов измерений, если нулевое значение находится внутри диапазона измерений. Для электроизмерительных приборов с равномерной, практически равномерной или степенной шкалой и нулевой отметкой внутридиапазонаизмеренийнормирующеезначениедопускается устанавливать равным сумме модулей пределов измерений.

Для средств измерений физической величины, для которых принята шкала с условным нулем, нормирующее значение устанавливают равным модулю разности пределов измерений. Например, для милливольтметра термоэлектрического термометра с пределами измерений 200 и 600 °С нормирующее значение XN = 400 °C.

Для средств измерений с установленным номинальным значением нормирующее значение устанавливают равным этому номинальному значению.

Дляизмерительныхприборовссущественнонеравномерной шкалой нормирующее значение устанавливают равным всей длине шкалы или её части, соответствующей диапазону измерений. В этом случае пределы абсолютной погрешности выражают (как и длину шкалы) в единицах длины.

Пределы допускаемой относительной основной погрешности устанавливают по формуле (68)

163

если установлено по формуле (65) или по формуле (69)

если установлено по формуле (66), где δ – пределы допускаемой относительной основной погрешности, %;

q – отвлеченное положительное число, выбираемое из ряда 1·10n; 1,5·10n ; 2·10n ; 2,5·10n ; 4·10n ; 5·10n ; 6·10n (n =1, 0, -1, -2, и т. д.);

Х K – больший (по модулю) из пределов измерений;

с, d – положительные числа, выбираемые из ряда 1·10n; 1,5·10n;2·10n;2,5·10n;4·10n;5·10n;6·10n (n=1,0,-1,-2,ит.д.);

c =b +d;

d = a

XK .

Для обозначения класса точности используются символы или числа, принятые в нормативно-технической документации на средства измерений. Обозначения наносятся на циферблаты, корпуса средств измерений или приводятся в норма- тивно-технической документации.

Для средств измерений, пределы допускаемой основной погрешностикоторыхпринятовыражатьвформеабсолютных погрешностей или относительных погрешностей, если последние установлены в виде графика, таблицы или формулы, отличной от (68) и (69), классы точности следует обозначать в документации прописными буквами латинского алфавита или римскими цифрами. В необходимых случаях к обозначениюклассаточностибуквамилатинскогоалфавитадопускается добавлять индексы в виде арабской цифры. Классам точности, которым соответствуют меньшие пределы допускаемых погрешностей, должны соответствовать буквы, находящиеся

164

ближе к началу алфавита, или цифры, означающие меньшие числа. Например, в соответствии с ГОСТ 7328-2001 «Гири. Общие технические условия» в зависимости от нормируемых значений метрологических характеристик гири подразделяют

на семь классов точности: El, E2, F1, F2, М1, М2, М3. В табл. 19 приведены пределы допускаемых отклонений действительно-

гозначениямассыотноминальногозначениядлягири1кгдля различных классов точности (в мг).

Таблица 19

Пределы допускаемых отклонений действительного значения массы от номинального значения для гири 1 кг для различных классов точности

Для средств измерений, пределы допускаемой основной погрешности которых выражены в форме приведённой погрешности классы точности следует обозначать числами, которые равны этим пределам, выраженным в процентах.

Для средств измерений, пределы допускаемой основной погрешности которых принято выражать в форме относительных погрешностей в соответствии с формулой (69), классы точности в документации следует, обозначать числами с и d, разделяя их косой чертой.

Правила построения и примеры обозначения классов точности в документации и на средствах измерений приведены в табл. 20 и на рис. 27–30.

165

Таблица 20

Правила построения и примеры обозначения классов точности в документации и на средствах измерений

Рис. 27. Лицевая панель амперметра класса точности 1,5

166

Рис. 28. Лицевая панель фазометра класса точности 0,5

Рис. 29. Лицевая панель мегомметра класса точности 2,5

Рис. 30. Лицевая панель ампервольтметра класса точности 0,02/0,01

Контрольные вопросы

1. Что понимается под средством измерений? Приведите классификацию средств измерений.

167

2.Для чего применяются измерительные преобразователи, меры, средства сравнения?

3.Приведите классификацию мер и эталонов.

4.Приведите классификацию измерительных преобразователей.

5.Дайте определение метрологической характеристики. На какие группы подразделяются метрологические характеристики?

6.Приведите метрологические характеристики показывающих измерительных приборов.

7.Что понимается под классом точности средства измерений и как они обозначаются?

168

Заключение

Результат любого измерения заслуживает внимания лишь приусловии,чтоонсопровождаетсяоценкойпогрешностиизмерения. С другой стороны, важно не только уметь выполнить измерение и оценить погрешность результата, но и так спланировать и осуществить процедуру измерения, чтобы обеспечить требуемую точность или свести погрешности к мини­ муму.

Чтобы успешно справиться с многочисленными и разнообразнымипроблемамиизмерений,необходимоосвоитьнекоторые общие принципы их решения, нужен единый научный и законодательный фундамент, обеспечивающий на практике высокое качество измерений независимо от того, где и с какой цельюонипроизводятся.Такимфундаментомявляетсяметрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

Материал учебного пособия «Метрология. Часть 1» включает в себя пять взаимосвязанных разделов, которые обеспечивают в совокупности необходимый уровень знаний по теоретической метрологии бакалавров по направлению подго-

товки 27.03.01 Стандартизация и метрология.

Основные положения теоретической метрологии, представленные в учебном издании, станут фундаментом, на основе которого студенты получат знания в области метрологии.

169

Библиографический список

1.Анцыферов, С. С. Общая теория измерений: учеб. пособие / С. С. Анцыферов, Б. И. Голубь; под ред. РАН Н. Н. Евтихиева. – Москва: Телеком, 2007. – 176 с.

2.Бурдун, Г. Д. Основы метрологии: учеб. пособие / Г. Д. Бурдун, Б. Н. Марков. – Москва: Изд-во стандартов, 1984. – 312 с.

3.Вентцель, Е. С. Теория вероятностей / Е. С. Вентцель. – Москва: Наука, 1969. – 576 с.

4.ГОСТ 8.417–2002. Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.leotec.ru (дата обращения: 20.09.2017).

5.ГОСТ Р 54500.1-2011. Руководство ИСО/МЭК 98- 1:2009. неопределённость измерения. Часть 1. Введение в руководства по неопределённости измерения [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.leotec.ru (дата обращения: 21.09.2017).

6.ГОСТ Р 54500.3-2011. Руководство ИСО/МЭК 98- 3:2008 неопределённость измерения. Часть 3. Руководство по выражению неопределённости измерения [Электронный ре-

сурс]. – Режим доступа: http://www. docs.leotec.ru (дата обращения: 25.09.2017).

7.ГОСТ Р 8.885–2015. Государственная система обеспечения единства измерений. Эталоны. Основные положения [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.leotec. cntd.ru (дата обращения: 23.09.2017).

8.Грановский, В. А. Динамические измерения. Основы метрологического обеспечения / В. А. Грановский. – Ленинград: Энергоатомиздат, 1984. – 314 с.

9.Димов, Ю. В. Метрология, стандартизация, сертификация / Ю. В. Димов. – Санкт-Петербург: Питер, 2013 – 496 с.

10.Земельман, М. А. Метрологические основы технических измерений / М. А. Земельман. – Москва: Изд-во стандар-

тов, 1991. – 285 с.

170