Třídy přesnosti měřicích přístrojů – Studopedia

Měřicí přístroj — technický prostředek určený pro měření, který má normalizované metrologické vlastnosti, reprodukuje nebo uchovává jednotku fyzického objemu, o jehož velikosti se předpokládá, že se po známou dobu nemění.

Rolí vykonávanou v systému zajištění jednotnosti měření, SI se dělí na:

* metrologické, určeno pro metrologické účely – reprodukce jednotky a (nebo) její uložení nebo přenos velikosti jednotky na funkční měřidlo;

* pracovníci využívaní pro měření nesouvisející s přenosem velikosti jednotek.

Drtivá většina v praxi používaných měřicích přístrojů patří do druhé skupiny. Metrologických měřicích přístrojů je velmi málo. Jsou vyvíjeny, vyráběny a provozovány ve specializovaných výzkumných centrech.

Na úroveň automatizace Všechny SI jsou rozděleny do tří skupin:

* neautomatické;

* automatizovaný, automatické provádění jedné nebo části měřicí operace;

* automatický, produkování měření v automatickém režimu a veškeré operace související se zpracováním jejich výsledků, registrací, přenosem dat nebo generováním řídicích signálů.

V současné době jsou stále rozšířenější automatizované a automatické měřicí přístroje. To je způsobeno rozšířeným používáním elektronické a mikroprocesorové technologie v. SI.

Na úroveň standardizace Měřicí přístroje se dělí na:

* standardizovaný, vyrobeno v souladu s požadavky státních nebo průmyslových norem;

* nestandardizované (unikátní), určený k řešení speciálního problému měření, u kterého není potřeba standardizovat požadavky.

Většina SI je standardizována. Jsou sériově vyráběny průmyslovými podniky a podléhají povinnému státnímu testování. Nenormalizované měřicí přístroje jsou vyvíjeny specializovanými výzkumnými organizacemi a jsou vyráběny v jednotlivých exemplářích. Neprocházejí státním testováním; jejich vlastnosti se zjišťují při metrologické certifikaci.

Na vztah k měřené fyzikální veličině Měřicí přístroje se dělí na:

* klíč — jedná se o SI fyzikální veličiny, jejíž hodnota musí být získána v souladu s úlohou měření;

* pomocný — jedná se o měřicí přístroj dané fyzikální veličiny, jehož vliv na hlavní měřicí přístroj nebo předmět měření je nutno vzít v úvahu, aby byly získány výsledky měření s požadovanou přesností.

Klasifikace podle rolí v procesu měření a prováděných funkcí je hlavní a je uvedena na obr. 1. Prvky, které tvoří tuto klasifikaci, jsou diskutovány v následujících částech.

Třída přesnosti měřicích přístrojů — zobecněná charakteristika měřidel, určená mezemi dovolených základních a doplňkových chyb, jakož i dalšími vlastnostmi měřidel ovlivňujících jejich přesnost, jejichž hodnoty jsou stanoveny v normách pro jednotlivé typy měřidel. Třídy přesnosti jsou měřidlům přidělovány při jejich vývoji s přihlédnutím k výsledkům státních přejímacích zkoušek.

Přestože třída přesnosti charakterizuje souhrn metrologických vlastností daného měřidla, neurčuje jednoznačně přesnost měření, protože ta závisí na metodě měření a podmínkách, za kterých jsou prováděna.

Měřicím přístrojům se dvěma nebo více rozsahy měření stejné fyzikální veličiny lze přiřadit dvě nebo více tříd přesnosti. Měřicím přístrojům určeným pro měření dvou nebo více fyzikálních veličin lze pro každou měřenou veličinu přiřadit různé třídy přesnosti. Za účelem omezení rozsahu měřidel přesností je pro měřidla konkrétního typu stanoven omezený počet tříd přesnosti, daných technickými a ekonomickými zdůvodněními.

Třídy přesnosti digitálních měřicích přístrojů s vestavěnými výpočetními zařízeními pro dodatečné zpracování výsledků měření jsou stanoveny bez zohlednění režimu zpracování.

Nomenklatura MX uvedená v předchozím odstavci v místním smyslu předpokládá přísnou standardizaci MX měřicích přístrojů používaných při vysoce přesných laboratorních měřeních a metrologické certifikaci jiných měřicích přístrojů.

Při technických měřeních, kdy není zajištěno oddělení náhodných a systematických složek, kdy dynamická chyba měřicího přístroje není významná, kdy se neberou v úvahu ovlivňující (destabilizující) faktory apod., je možné použít hrubší normalizaci – přiřazení měřicího přístroje určité třídy přesnosti podle GOST 8.401-80.

Třída přesnosti — je zobecněný MX, který definuje různé vlastnosti SI. Například u elektrických měřicích přístrojů třída přesnosti kromě základní chyby zahrnuje i odchylku odečtů a u elektrických měřicích přístrojů hodnotu nestability (procentuální změna hodnoty měření v průběhu roku). Třída přesnosti SI již zahrnuje systematické a náhodné chyby. Nejedná se však o přímou charakteristiku přesnosti měření prováděných pomocí těchto měřicích přístrojů, neboť přesnost měření závisí také na metodě měření, interakci měřicího přístroje s objektem, podmínkách měření atp.

Zejména pro měření veličiny s přesností 1 % nestačí vybrat měřicí přístroj s chybou 1 %. Vybraný měřicí přístroj musí mít mnohem menší chybu, protože je třeba vzít v úvahu alespoň chybu metody.

Vzhledem k široké rozmanitosti měřicích přístrojů samotných a jejich MX stanoví GOST 8.401-80 několik metod pro přidělování tříd přesnosti.

Základ tvoří tato ustanovení:

— meze přípustných chyb, včetně systematických a náhodných složek, slouží jako normy;

— hlavní δ_hlavní a všechny typy dalších chyb δ_další jsou standardizovány samostatně.

Při stanovení třídy přesnosti se nejprve normují meze dovolené základní chyby δ._hlavní. Meze přípustné dodatečné chyby jsou stanoveny jako zlomková (násobná) hodnota [δ_hlavní].

Třídy přesnosti jsou měřidlům přidělovány při jejich vývoji na základě výsledků státních přejímacích zkoušek. Jsou-li měřicí přístroje určeny k měření stejné fyzikální veličiny, ale v různých rozsazích, nebo k měření různých fyzikálních veličin, lze těmto měřicím přístrojům přiřadit různé třídy přesnosti jak podle rozsahu, tak podle měřených fyzikálních veličin.

Při provozu musí měřicí přístroje splňovat tyto třídy přesnosti. Pokud však existují příslušné provozní požadavky, může být třída přesnosti přiřazená ve výrobě během provozu snížena.

GOST 8.401-80 zavádí tři hlavní typy tříd přesnosti měřicích přístrojů:

— pro meze dovolené absolutní chyby v jednotkách měřené veličiny nebo dílků stupnice;

— pro meze přípustné relativní chyby ve formě řady čísel

kde A = 1; 1.5; (1.6); 2; 2.5; (3); 4; 5 a 6; hodnoty 1.6 a 3 jsou přijatelné, ale nedoporučované; n = 1; 0; -1; -2;. ;

— pro meze přípustné redukované chyby se stejnou řadou A: γ = ±A·10 n .

Třídy přesnosti SI, vyjádřené prostřednictvím absolutních chyb, jsou označeny velkými písmeny latinské abecedy nebo římskými číslicemi. Navíc, čím dále je písmeno od začátku abecedy, tím větší je hodnota dovolené absolutní chyby. Například měřicí přístroj třídy C je přesnější než měřicí přístroj třídy M, tedy toto číslo je konvenční označení a neurčuje hodnotu chyby.

Třída přesnosti prostřednictvím relativní chyby SI je přiřazena dvěma způsoby.

1. Pokud má chyba měřicího přístroje převážně multiplikativní složku, pak se meze dovolené základní relativní chyby stanoví podle vzorce

Takto se označují třídy přesnosti střídavých můstků, elektroměrů, děličů napětí, měřicích transformátorů atd.

1. Pokud mají měřicí přístroje multiplikativní i aditivní složky, pak je třída přesnosti označena dvěma číslicemi odpovídajícími hodnotám c a d vzorce:

Zde jsou c a d také vyjádřeny řadou A. Navíc zpravidla c > d. Například třída přesnosti 0,02/0,01 znamená, že c = 0,02 a d = 0,01, tj. snížená hodnota relativní chyby k začátku rozsahu měření γ_н = 0,02 % a na konci – γ_к = 0,01%.

Kromě toho GOST 22261-94 stanoví meze přípustné základní chyby ve formě relativní chyby vyjádřené v decibelech (dB):

kde A‘ = 10 při měření energetických veličin (výkon, energie, hustota energie); A’= 20 při měření elektromagnetických silových veličin (napětí, proud, intenzita pole).

Je třeba si uvědomit, že pokud mají dvě zařízení různou citlivost

S₁ = -100dB/W a S₂ = -95 dB/W, pak je hodnota citlivosti druhého měřicího přístroje vyšší než u prvního, protože -95> -100.

Nejrozšířenější (zejména u analogových měřicích přístrojů) standardizace třídy přesnosti podle redukované chyby obdržela:

Konvenční označení třídy přesnosti v tomto případě závisí na standardní hodnotě x_N, tedy ze stupnice SI.

Pokud x_N je zastoupena v jednotkách měřené veličiny, pak je třída přesnosti označena číslem, které se shoduje s hranicí dovolené redukované chyby. Například třída 1,5 znamená, že γ = 1,5 %.

Pokud x_N — délka stupnice (například pro ampérmetry), pak třída 1.5 znamená, že γ = 1,5 % délky stupnice.

Porovnání způsobů vyjadřování chyb nám umožňuje vyjádřit některé úvahy.

Při známé třídě přesnosti měřicího přístroje, vyjádřené pomocí redukované chyby γ a citlivosti S (poměr délky stupnice přístroje k jeho měřicímu rozsahu), bude absolutní chyba měřicího přístroje

a relativní na značce x, resp.

Ve formě záznamu má absolutní chyba tvar:

Vypočtené koeficienty c a d jsou zaokrouhleny na koeficienty přijaté řadou A a jejich vztah ke třídě přesnosti pro redukovanou chybu γ je uveden v následující tabulce:

Tabulka vztahu mezi třídami přesnosti γ a koeficienty c/d

Tabulka vzorců pro výpočet chyb a označení tříd přesnosti měřicích přístrojů

Ze vzorce pro relativní chybu δ = Δ/х je zřejmé, že její hodnota roste nepřímo úměrně x a mění se podle hyperboly, tj. relativní chyba je rovna třídě SI δ pouze na poslední značce stupnice (x = x_к. Jako x → 0 je hodnota δ → ∞. Když naměřená hodnota klesne na hodnotu x_min relativní chyba dosahuje 100 %. Tato hodnota měřené veličiny se nazývá práh citlivosti.

Shrneme-li výše uvedené, je třeba říci, že pokud je třída přesnosti měřicího přístroje stanovena podle největší dovolené redukované hodnoty chyby a pro posouzení chyby konkrétního měření je nutné znát hodnotu absolutní nebo relativní chyby v daném bodě, pak je v tomto případě volba měřicího přístroje, například třídy 1 (γ = 1 %) pro měření s relativní chybou ±1 % správná, pokud bude horní mez ±XNUMX % správná._N SI se rovná naměřené hodnotě x veličiny. V ostatních případech musí být relativní chyba měření určena pomocí vzorce

Příklad. Odečet na stupnici přístroje s mezemi měření 0 – 50 A a jednotnou stupnicí byl 25 A. Při zanedbání ostatních typů chyb měření odhadněte meze dovolené absolutní chyby tohoto odečtu při použití různých měřicích přístrojů třídy přesnosti: 0,02/0,01; (0.5 v kruhu) a 0,5.

Líbil se vám článek? Přidejte si ji do záložek (CTRL+D) a nezapomeňte ji sdílet se svými přáteli: