как регламентируются способы нормирования и формы выражения пределов допускаемых погрешностей
Нормирование погрешностей средств измерений
Нормирование погрешностей средств измерений
Нормирование метрологических характеристик средств измерений и заключается в установлении границ для отклонений реальных значений параметров средств измерений от их номинальных значений.
Каждому средству измерений приписываются некоторые номинальные характеристики. Действительные же характеристики средств измерений не совпадают с номинальными, что и определяет их погрешности.
Обычно нормирующее значение принимают равным:
Чаще всего за нормирующее значение принимают верхний предел измерений данного средства измерений.
Отклонения параметров средств измерений от их номинальных значений, вызывающие погрешность измерений, не могут быть указаны однозначно, поэтому для них должны быть установлены предельно допускаемые значения.
Указанное нормирование является гарантией взаимозаменяемости средств измерений.
Нормирование погрешностей средств измерений заключается в установлении предела допускаемой погрешности.
Под этим пределом понимается наибольшая (без учёта знака) погрешность средства измерения, при которой оно может быть признано годным и допущено к применению.
Подход к нормированию погрешностей средств измерений заключается в следующем:
Стандарт устанавливает ряды пределов допускаемых погрешностей. Этой же цели служит установление классов точности средств измерений.
Классы точности средств измерений
Классы точности СИ устанавливаются в стандартах или технических условиях. Средство измерения может иметь два и более класса точности. Например, при наличии у него двух или более диапазонов измерений одной и той же физической величины ему можно присваивать два или более класса точности. Приборы, предназначенные для измерения нескольких физических величин, также могут иметь различные классы точности для каждой измеряемой величины.
Для приборов с существенно неравномерной шкалой xN принимают равным всей длине шкалы или ее части, соответствующей диапазону измерении. В этом случае пределы абсолютной погрешности выражают, как и длину шкалы, в единицах длины, а на средстве измерений класс точности условно обозначают, например, в виде значка 
, где 0,5 – значение числа р (рис. 3.1).
В остальных рассмотренных случаях класс точности обозначают конкретным числом р, например 1,5. Обозначение наносится на циферблат, щиток или корпус прибора (рис. 3.2).
В том случае если абсолютная погрешность задается формулой 
, пределы допускаемой относительной основной погрешности
 | ( 3.1) |
где с, d – отвлеченные положительные числа, выбираемые из ряда: 
; – больший (по модулю) из пределов измерений. При использовании формулы 3.1 класс точности обозначается в виде «0,02/0,01», где числитель – конкретное значение числа с, знаменатель – числа d (рис. 3.3).
В стандартах и технических условиях на СИ указывается минимальное значение x0, начиная с которого применим принятый способ выражения пределов допускаемой относительной погрешности. Отношение xk/x0 называется динамическим диапазоном измерения.
Правила построения и примеры обозначения классов точности в документации и на средствах измерений приведены в таблице 3.1.
Как регламентируются способы нормирования и формы выражения пределов допускаемых погрешностей
Государственная система обеспечения единства измерений
КЛАССЫ ТОЧНОСТИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ
State system for ensuring the uniformity of measurements. Accuracy classes of measuring instruments. General requirements
Дата введения 1981-07-01
Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 12 ноября 1980 г. N 5320 дата введения установлена 01.07.81
ПЕРЕИЗДАНИЕ. Октябрь 2010 г.
Настоящий стандарт устанавливает общие положения деления средств измерений на классы точности, способы нормирования метрологических характеристик, комплекс требований к которым зависит от класса точности средств измерений, и обозначения классов точности.
Стандарт не устанавливает классы точности средств измерений, для которых в стандартах предусмотрены нормы отдельно для систематической и случайной составляющих погрешности, а также нормирование номинальных функций влияния, если средства измерений предназначены для применения без введения поправок с целью исключения дополнительных погрешностей с учетом номинальных функций влияния. Стандарт не устанавливает также классы точности средств измерений, при применении которых в соответствии с их назначением необходимо для оценки погрешности измерений учитывать динамические характеристики.
Пояснение терминов, используемых в настоящем стандарте, приведено в приложении 4.
Стандарт полностью соответствует международной рекомендации МОЗМ N 34*.
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Классы точности следует устанавливать в стандартах или технических условиях, содержащих технические требования к средствам измерений, подразделяемым по точности. Необходимость подразделения средств измерений по точности определяют при разработке этой документации.
1.1.1. Классы точности средств измерений конкретного вида следует устанавливать в стандартах общих технических требований (технических требований) или общих технических условий (технических условий).
1.1.2. Классы точности средств измерений конкретного типа следует выбирать из ряда классов точности для средств измерений конкретного вида, регламентированного в стандартах, и устанавливать в стандартах технических требований (условий) или в технической документации, утвержденной в установленном порядке.
1.1.3. В стандартах или технических условиях, устанавливающих класс точности средств измерений конкретного типа, следует давать ссылку на стандарт, которым установлен ряд классов точности на средства измерений данного вида.
1.2. Для каждого класса точности в стандартах на средства измерений конкретного вида устанавливают конкретные требования к метрологическим характеристикам, в совокупности отражающие уровень точности средств измерений этого класса. Для малоизменяющихся метрологических характеристик допускается устанавливать требования, единые для двух и более классов точности.
Независимо от классов точности нормируют метрологические характеристики, требования к которым целесообразно устанавливать едиными для средств измерений всех классов точности, например входные или выходные сопротивления.
Совокупности нормируемых метрологических характеристик должны быть составлены из характеристик, предусмотренных ГОСТ 8.009-84. Допускается включать дополнительные характеристики.
Примеры составления совокупности нормируемых метрологических характеристик, требования к которым устанавливают в зависимости от классов точности средств измерений, приведены в приложении 1.
1.3. Средствам измерений с двумя или более диапазонами измерений одной и той же физической величины допускается присваивать два или более класса точности (см. приложение 2, п.1).
1.4. Средствам измерений, предназначенным для измерений двух или более физических величин, допускается присваивать различные классы точности для каждой измеряемой величины (см. приложение 2, п.2).
1.5. С целью ограничения номенклатуры средств измерений по точности для средств измерений конкретного вида следует устанавливать ограниченное число классов точности, определяемое технико-экономическими обоснованиями.
1.6. Средства измерений должны удовлетворять требованиям к метрологическим характеристикам, установленным для присвоенного им класса точности, как при выпуске их из производства, так и в процессе эксплуатации.
1.7. Классы точности цифровых измерительных приборов со встроенными вычислительными устройствами для дополнительной обработки результатов измерений следует устанавливать без учета режима обработки.
1.8. Классы точности следует присваивать средствам измерений при их разработке с учетом результатов государственных приемочных испытаний. Если в стандарте или технических условиях, регламентирующих технические требования к средствам измерений конкретного типа, установлено несколько классов точности, то допускается присваивать класс точности при выпуске из производства, а также понижать класс точности по результатам поверки в порядке, предусмотренном документацией, регламентирующей поверку средств измерений. При этом класс точности набора мер определяется классом точности меры с наибольшей погрешностью (см. приложение 2, п.3).
2. СПОСОБЫ НОРМИРОВАНИЯ И ФОРМЫ ВЫРАЖЕНИЯ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
2.1. Требования следует устанавливать к каждой нормируемой характеристике отдельно.
2.2. Пределы допускаемых основной и дополнительных погрешностей следует выражать в форме приведенных, относительных или абсолютных погрешностей в зависимости от характера изменения погрешностей в пределах диапазона измерений, а также от условий применения и назначения средств измерений конкретного вида (см. приложение 3). Пределы допускаемой дополнительной погрешности допускается выражать в форме, отличной от формы выражения пределов допускаемой основной погрешности.
Примечание. Выражение пределов допускаемой погрешности в форме приведенных и относительных погрешностей является предпочтительным, так как они позволяют выражать пределы допускаемой погрешности числом, которое остается одним и тем же (числами, которые остаются одними и теми же) для средств измерений одного уровня точности, но с различными верхними пределами измерений.
2.3. Пределы допускаемой основной погрешности устанавливают в последовательности, приведенной ниже.
2.3.1. Пределы допускаемой абсолютной основной погрешности устанавливают по формуле
(1)
, (2)
— значение измеряемой величины на входе (выходе) средств измерений или число делений, отсчитанных по шкале;
В обоснованных случаях пределы допускаемой абсолютной погрешности устанавливают по более сложной формуле или в виде графика либо таблицы.
Примечание. При применении формулы (1) или (2) для средств измерений, используемых с отсчитыванием интервалов между произвольно выбираемыми отметками шкалы, допускается указывать, что погрешность каждого отдельного средства измерений не должна превышать установленной нормы, оставаясь только положительной или только отрицательной.
2.3.2. Пределы допускаемой приведенной основной погрешности следует устанавливать по формуле
, (3)
— пределы допускаемой абсолютной основной погрешности, устанавливаемые по формуле (1);
— нормирующее значение, выраженное в тех же единицах, что и ;
Значения, указанные в скобках, не устанавливают для вновь разрабатываемых средств измерений.
При одном и том же показателе степени допускается устанавливать не более пяти различных пределов допускаемой основной погрешности для средств измерений конкретного вида.
2.3.3. Нормирующее значение для средств измерений с равномерной, практически равномерной или степенной шкалой (см. приложение 4), а также для измерительных преобразователей, 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 внутри диапазона измерений нормирующее значение допускается устанавливать равным сумме модулей пределов измерений.
2.3.4. Для средств измерений физической величины, для которых принята шкала с условным нулем, нормирующее значение устанавливают равным модулю разности пределов измерений (см. приложение 2, п.4).
2.3.5. Для средств измерений с установленным номинальным значением нормирующее значение устанавливают равным этому номинальному значению (см. приложение 2, п.5).
2.3.6. Для измерительных приборов с существенно неравномерной шкалой нормирующее значение устанавливают равным всей длине шкалы или ее части, соответствующей диапазону измерений. В этом случае пределы абсолютной погрешности выражают, как и длину шкалы, в единицах длины.
2.3.7. В случаях, не предусмотренных в пп.2.3.3-2.3.6, указания по выбору нормирующего значения должны быть приведены в стандартах на средства измерений конкретного вида.
2.3.8. Пределы допускаемой относительной основной погрешности устанавливают по формуле
, (4)
если установлено по формуле (1),
, (5)
— отвлеченное положительное число, выбираемое из ряда, приведенного в п.2.3.2;
— больший (по модулю) из пределов измерений;
;
В обоснованных случаях пределы допускаемой относительной основной погрешности устанавливают по более сложной формуле или в виде графика либо таблицы.
Соотношение между числами и следует устанавливать в стандартах на средства измерений конкретного вида.
2.4. Пределы допускаемых дополнительных погрешностей устанавливают:
в виде постоянного значения для всей рабочей области влияющей величины или в виде постоянных значений по интервалам рабочей области влияющей величины;
путем указания отношения предела допускаемой дополнительной погрешности, соответствующего регламентированному интервалу влияющей величины, к этому интервалу;
Приложение 3 (справочное). Формы выражения и способы установления пределов допускаемых погрешностей средств измерений
Формы выражения и способы установления пределов допускаемых погрешностей средств измерений
1. Формы выражения пределов допускаемых погрешностей
1.1. Пределы допускаемых погрешностей выражают в зависимости от характера изменения (в пределах диапазона изменений входного (выходного) сигнала) границ абсолютных погрешностей средств измерений конкретного вида, которые оценивают на основании принципа действия, свойств средств измерений, а также их назначения:
1.2. Пределы допускаемых погрешностей выражают в форме абсолютных погрешностей (т.е. в единицах измеряемой величины или в делениях шкалы средств измерений), если погрешность результатов измерений в данной области измерений принято выражать в единицах измеряемой величины или в делениях шкалы. Например пределы допускаемых погрешностей мер массы (длины) выражают в форме абсолютных погрешностей, так как погрешности результатов измерений массы (длины) принято выражать в единицах массы (длины).
2. Способы установления пределов допускаемых погрешностей
2.1. Пределы допускаемых погрешностей, выраженные в форме абсолютных (относительных) погрешностей, устанавливают одним из следующих способов в зависимости от характера изменения (в пределах диапазона измерений входного (выходного) сигнала) границ погрешностей средств измерений конкретного вида:
Откройте актуальную версию документа прямо сейчас или получите полный доступ к системе ГАРАНТ на 3 дня бесплатно!
Если вы являетесь пользователем интернет-версии системы ГАРАНТ, вы можете открыть этот документ прямо сейчас или запросить по Горячей линии в системе.
Способы выражения пределов допускаемых погрешностей средств измерений.
Вопросы нормирования погрешности рассматривает ГОСТ 8.401-80 «КЛАССЫ ТОЧНОСТИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ». Согласно этого ГОСТа пределы, допускаемые основной и дополнительной погрешностями, выражаются в форме приведённых абсолютных или относительных погрешностях. Форма представления пределов допускаемой погрешности выбирается отноосительно характера измерения погрешности в пределах диапазона измерений. Пределы допускаемой абсолютной погрешности (∆Х=±а).
Если присутствует аддетивная погрешность, то в эту формулу вводят слагаемое (bx).
Пределы допускаемой приведённой основной погрешности (γ= 
*100%=±р), где ∆ х – предел допускаемой абсолютной погрешности, N –нормирующее значение. Нормирующее значение выбирается следующим образом: для средств измерения с равномерной или степенной шкалой, и если нулевое значение входного сигнала находится на краю или вне диапазона измерений, то нормирующее значение устанавливает равному большому пределу измерений. Степенная шкала с расширяющимися или сужающимися делениями то Хn выбирается таким же образом. Если имеется шкала с условно принятым нулём (например шкала Цельсия) то нормирующий множитель устанавливают равным модулю разности пределов измерений.
Для измерительных приборов с существенной неравномерной шкалой (например ОММЕТР) нормирующее значение устанавливают равным всей длине шкалы.
Погрешности измерений.
Погрешность результата измерения – отклонение результата измерения от истинного значения.
Погрешность результата измерения выражается числом, указывающим на возможные границы неопределённости значения измеряемой величины.
По способу такта погрешность результата измерения классифицируется:
— по способу числового выражения (абсолютная, относительная);
— в зависимости от источника возникновения (инструментальные, методические, отсчитывания, установки);
— по закономерностям проявления (систематические, прогрессирующие, случайные, грубые).
Способы выражения и нормирования пределов погрешностей.
Погрешности устанавливаются в виде: абсолютной; относительной; приведённой; в виде числа деления шкалы.
Абсолютная погрешность – это разность между результатом измерения и истинным значением измеряемой величины.
Предел допустимой абсолютной погрешности выражается:
D=±(a+bx) – линейная зависимость, где a и b const.
Нормирование по абсолютной погрешности имеет недостаток в том, что нельзя сравнивать по точности приборы различного назначения.
Относительная погрешность – это отношение абсолютной погрешности к значению измерительной величины
d=D/х*100% Имеет знак зависящий от знака абсолютной погрешности.
Предел относительной погрешности в процентах выражается:
А) d=±C, где С в процентах не мультипликативная погрешность.
Б) d=±[C+d(xk/x-1)], где c и d постоянные числа (когда есть мультипликативная погрешность)
xk – конечное значение диапазона измерения. В этой форме xk и x берутся без учёта знаков.
Недостатки относительной погрешности: при x®0 d®¥ и сравнения становятся бессмысленными.
Приведённые погрешности – отношение абсолютной погрешности к нормировочному значению
Нормирующее значение – условно принятое значение, зависящее от вида шкалы прибора. Для СИ у которых нулевая метка находится на краю или вне шкалы нормирующее значение выбирается равным конечному значению диапазона измерений.
Дли СИ, у которых нулевая отметка находится внутри диапазона измерения – нормирующее значение равно арифметической сумме конечных значений диапазона.
Обобщённой метрологической хар-кой СИ является класс точности, который определяет допускаемые пределы всех погрешностей, а также все другие свойства влияющие на точность СИ.
Для СИ, пределы допускаемых погрешностей, которые выражаются в виде относительных или приведённых погрешностей, установлен ряд чисел для выражения пределов допускаемых погрешностей и применяемых для обозначения классов точностей.
Для СИ у которых основную погрешность нормируют в виде предела приведённой погрешности, класс точности численно равен этому пределу.
Если предел допускаемой основной погрешности определяется по двучленной формуле, то в обозначении класса точности вводятся оба числа c и d через косую черту.
Пример задачи на экзамене.
Вольтметр, класс точности 0,5. С какой точностью измерено 100 вольт?
V=100,0±1,5 в 0.5=D/300*100
Правильность результата: погрешность не более 2-х значимых цифр. Последний разряд погрешности и последний разряд результата должны соответствовать друг другу.