Классы точности образцовых и рабочих приборов

Классификация измерительных приборов

Измерительным прибором называется устройство, с помощью которого измеряемая величина сравнивается с единицей измере­ния. Измерительный прибор предназначен для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредствен­ного восприятия наблюдателем.

Измерительные приборы делятся на образцовые и рабочие.

Образцовыми называются приборы, предназначенные для хранения и воспроизводства единиц измерения, а также для проверки и градуировки приборов.

Рабочими называются приборы, исполь­зуемые для практических измерений. В свою очередь, рабочие измерительные приборы делятся на лабораторные и технические. Лабораторные приборы в промышленности не применяют и в связи с этим далее они не рассматриваются. Для автоматического контроля и регулирования в промышленности используют технические рабочие приборы.

Классификация контрольно-измерительных приборов по назначению

По назначению технические рабочие приборы делятся на показывающие, самопишущие, сигнализирующие, регулирующие и измерительные автоматы.

Показывающие — приборы, по которым только отсчитывают измеряемую величину в данный момент времени.

Самопишущие (регистрирующие) приборы снабжены уст­ройством для автоматической регистрации (записи) значения измеряемой величины за все время работы прибора. Они дают возможность получить данные для последующего анализа работы объекта или хода технологического процесса путем обработки картограммы прибора. Самопищущие приборы могут иметь также показывающее устройство, в этом случае они одновременно явля­ются показывающими и самопишущими.

Сигнализирующие приборы имеют специальные приспособления для включения световой или звуковой сигнализации при достижении измеряемой величиной заранее заданного значения.

Регулирующие приборы имеют специальное устройство, предназначенное для автоматического поддержания измеряемой величины на заданном значении или для изменения ее по заданному закону. Такие приборы могут иметь показывающее или реги­стрирующее устройство или одновременно и то и другое.

Измерительные автоматы — это приборы с устройством, выполняющим по результатам измерения определенную работу, согласно установленной для них программе. Их применяют при взвешивании и дозировке жидких и сыпучих веществ, управлении работой технологического оборудования, сортировке продукции и других операциях.

Классификация приборов по характеру передачи показаний

По характеру передачи показаний приборы делятся на местные и с дистанционной передачей. Местные приборы по своей кон­струкции могут быть использованы только непосредственно у места измерения.

У приборов с дистанционной передачей исполнительная часть находится на значительном расстоянии от места изме­рения. Приборы с дистанционной передачей комплектуют в измерительные установки, которые состоят из следующих основных, частей:

  • первичного прибора — преобразователя (датчика), восприни­мающего посредством чувствительного элемента (первичного пре­образователя) изменения измеряемой величины, преобразующего ее в выходной сигнал — импульс и передающего последний на расстояние;
  • вторичного прибора, который воспринимает посредством измери­тельного устройства импульсы, передаваемые преобразователем, и преобразует их в перемещения указателя относительно шкалы; вторичные приборы могут быть показывающими, самопи­шущими, сигнализирующими, регулирующими приборами или изме­рительными автоматами;
  • соединительных трубных (пневматических, гидравлических) или электрических проводок, по которым передаются результаты измерений от преобразователя к вторичному прибору.

Классификация измерительных приборов по виду показаний

По виду показаний измерительные приборы делятся на анало­говые (непрерывные) и цифровые (дискретные). В аналоговом измерительном приборе показания являются непрерывной функ­цией изменений измеряемой величины. В цифровом измерительном . приборе автоматически вырабатываются дискретные (прерыви­стые) сигналы измерительной информации, а показания представ­лены в цифровой форме.

Классификация приборов по виду измеряемой величины

По виду измеряемой величины приборы выпускают для изме­рения температуры, давления, расхода и количества, концентра­ции растворов, уровня, влажности и плотности газов, электриче­ских величин и определения состава (анализа) газов и жидкостей.

С какой бы тщательностью ни было сделано измерение, оно сопровождается погрешностями, в той или иной степени искажаю­щими результат измерения. Погрешностью называется разность между показанием прибора и действительным значением изме­няемой величины. Погрешности приборов не должны выходить, за пределы, установленные стандартами, нормалями и техниче­скими условиями для данного метода измерения.

Классификация контрольно–измерительных приборов по точности измерения

По точности измерения приборы разделяются по классам, обозначаемым цифрами: 0,1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,4; 0,5; 0,6; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 4,0. Обычно цифры, соответствующие классу точности прибора, наносят на шкалу и заключают в окружность. Класс точности выражается числом погрешности, соответствующей нормальным условиям работы прибора, т. е. нормальному положению прибора, нормальной температуре окружающей среды и др. Например, для прибора класса 1,5 со шкалой 0—1000° С допустимая погрешность будет равна ±15° С, для прибора того же класса, но со шкалой 0—500° С допустимая погрешность будет ±7,5° С, а для прибора того же класса с двусторонней шкалой от —50 до +100° С — ±2,25° С. Иначе говоря, допустимая погрешность вычисляется от алгебраической разности верхнего и нижнего пределов измерения.

Допустимая погрешность — наибольшая погрешность показа­ния прибора, допускаемая нормами. Она характеризуется постав­ленными перед ней знаками плюс и минус или одним из этих знаков, если распространяется только на одни положительные или отрицательные значения допустимых нормами погрешностей.

В настоящее время на промышленных предприятиях применяют в основном приборы классов точности 0,4; 0,5; 0,6; 1; 1,5. Прибо­рами класса 0,1; 0,15; 0,2 и 0,25 пользуются пока еще мало, а приборы классов 2,0; 2,5 и 4 применяют все реже, потому что их низкая точность не удовлетворяет возросшим требованиям про­мышленных технологических процессов.

Каминский М.Л. Монтаж приборов контроля и аппаратуры автоматического регулирования. Учебник для средних проф.-тех. училищ. «Высшая школа», 1978 г.

Что нужно знать о классе точности измерительного прибора?

Измерительные приборы: вольтметры, амперметры, токовые клещи, осциллографы и другие — это устройства, предназначенные для определения искомых величин в заданном диапазоне, каждый из них имеет свою точность, причем устройства, измеряющие одну и ту же величину, в зависимости от модели, могут отличаться по точности и классу.

В каких-то ситуациях достаточно просто определить значение, например, вольтаж батарейки, а в других необходимо выполнить многократное повторение измерений высокоточными приборами для получения максимально достоверного результата, так в чем отличие таких измерительных устройств, что означает класс точности, сколько их бывает, как его определить и многое другое читайте далее в нашей статье.

Что такое класс точности

Определение: «Класс точности измерения — это общая характеристика точности средства измерения, определяемая пределами допустимых основных и дополнительных погрешностей, а также другими факторами, влияющими на нее».

Сам по себе класс не является постоянной величиной измерения, потому что само измерение зачастую зависит от множества переменных: места измерения, температуры, влажности и других факторов, класс позволяет определить лишь только в каком диапазоне относительных погрешностей работает данный прибор.

Чтобы заранее оценить погрешность, которую измерит устройство, также могут использоваться нормативные справочные значения.

Относительная погрешность — это отношение абсолютной погрешности к модулю действительного приближенного показателя полученного значения, измеряется в %.

Абсолютная погрешность рассчитывается следующим образом:

∆=±a или ∆=(a+bx)

x – число делений, нормирующее значение величины

a, b – положительные числа, не зависящие от х

Абсолютная и приведенная погрешность рассчитывается по следующим формулам, см. таблицу ниже

Какие классы точности бывают, как обозначаются

Как мы уже успели выяснить, интервал погрешности определяется классом точности. Данная величина рассчитывается, устанавливается ГОСТом и техническими условиями. В зависимости от заданной погрешность, бывает: абсолютная, приведенная, относительная, см. таблицу ниже

Согласно ГОСТ 8.401-80 в системе СИ классы точности обычно помечается латинской буквой, часто с добавлением индекса, отмеченного цифрой. Чем меньше погрешность, соответственно, меньше цифра и буквенное значение выше по алфавиту, тем более высокая точность.

Класс точности обозначается на корпусе устройства в виде числа обведенного в кружок, обозначает диапазон погрешностей измерений в процентах. Например, цифра означает относительную погрешность ±2%. Если рядом со знаком присутствует значок в виде галочки, это значит, что длина шкалы используется в качестве вспомогательного определения погрешности.

  • 0,1, 0,2 – считается самым высоким классом
  • 0,5, 1 – чаще применяется для устройств средней ценовой категории, например, бытовых
  • 1,5, 2,5 – используется для приборов измерения с низкой точностью или индикаторов, аналоговых датчиков

Каким ГОСТом регламентируется точность приборов?

ГОСТ 8.401-80 «Классы точности средств измерений» общие требования. Нормативным документом устанавливаются общие положения классификации точностей измерительных приборов.

Как определить класс точности электроизмерительного прибора, формулы расчета

Чтобы определить класс точности, необходимо взглянуть на его корпус или инструкцию пользователя, в ней вы можете увидеть цифру, обведенную в круг, например, ① это означает, что ваш прибор измеряет величину с относительной погрешностью ±1%.

Но что делать если известна относительная погрешность и необходимо рассчитать класс точности, например, амперметра, вольтметра и т.д. Рассмотрим на примере амперметра: известна ∆x=базовая (абсолютная) погрешность 0,025 (см. в инструкции), количество делений х=12

Находим относительную погрешность:

Y= 100×0,025/12=0,208 или 2,08%

(вывод: класс точности – 2,5).

Следует отметить, что погрешность неравномерна на всем диапазоне шкалы, измеряя малую величину вы можете получить наибольшую неточность и с увеличением искомой величины она уменьшается, для примера рассмотрим следующий вариант:

Вольтметр с классом p=±2, верхний предел показаний прибора Xn=80В, число делений x=12

Предел абсолютной допустимой погрешности:

Относительная погрешность одного деления:


Если вам необходимо выполнить более подробный расчет, смотрите ГОСТ 8.401-80 п.3.2.6.

Поверка приборов, для чего она нужна

Все измерительные приборы измеряют с некой погрешностью, класс точности говорит лишь о том, в каком диапазоне она находится. Бывают случаи, когда диапазон погрешности незаметно увеличивается, и мы начинаем замечать, что измеритель «по-простому» начинает врать. В таких случаях помогает поверка.

Это процесс измерения эталонной величины в идеальных условиях прибором, обычно проводится метрологической службой или в метрологическом отделе предприятия производителя.

Существует первичная и периодическая, первичную проверку проводят после выпуска изделия и выдают сертификат, периодическую проводят не реже чем раз в год, для ответственных приборов чаще.

Поэтому если вы сомневаетесь в правильности работы устройства, вам следует провести его поверку в ближайшей метрологической службе, потому что измеритель может врать как в меньшую, так и в большую сторону.

Читайте также  Эконом лампы на светодиодах для квартиры

Как легко проверить потребление электроэнергии в квартире, можете узнать в нашей статье.

Видео на тему относительная погрешность прибора

Заключение

Класс точности является важным показателем для каждого прибора, при выборе всегда обращайте внимание на него. Если вам нужен, например, электрический счетчик, важно чтобы он измерял потребление энергии с максимальной точностью, благодаря этому за весь период эксплуатации, вы сможете сэкономить приличную сумму средств.

Но, а если вам необходимо просто периодически проверять напряжение в розетке, для этого не стоит переплачивать за дорогостоящую покупку.

Рекомендуем к просмотру:

  • Провод пв 3: технические характеристики, что…
  • Вопрос: в доме нагревается провод от розетки, что делать?
  • Электромагнитное реле, что это такое, какой принцип…
  • Что такое асинхронный двигатель
  • Что важно знать о беспроводной зарядке простыми…
  • Вопрос: Автоматические выключатели на входе в…

Классы точности средств измерения. Контрольно-измерительные приборы. 5 класс точности

Высокоточные приборы используются в самых разных сферах жизни и производства современного общества. Без специального оборудования не было бы полетов в космос, развития военной и гражданской техники и многого другого. Ремонт подобного оборудования производить достаточно сложно. Поэтому и применяются различные контрольно-измерительные приборы. Их качество определяется уровнем соответствия данного оборудования своему прямому предназначению. Для удобства измерения также применяются и классы точности средств измерения.

Что такое единица измерения?

· Основные. Это неизменные и общепринятые единицы измерения.

· Когерентные. Это связанные с другими единицами производные. Их числовой коэффициент приравнен к единице.

· Производные. Эти единицы измерения определяются из основных величин.

· Кратные и дольные. Они создаются путем умножения или деления на 10 основных либо произвольных единиц.

В каждой отрасли есть группа величин, которые постоянно используются при наблюдении и корректировке процессов. Такая совокупность единиц измерения называется системой. Контролируют и сверяют параметры процесса при этом специальные контрольно-измерительные приборы. Их параметры заданы с помощью Международной системы единиц.

Способы и средства измерений

· Прямые. Это такие методы, при которых любое значение получают опытным путем. К ним относятся непосредственная оценка, нулевая компенсация и дифференциация. Прямые способы измерения отличаются простотой и скоростью. Например, измерение давления стандартным инструментом. При этом класс точности манометра значительно ниже, чем при других исследованиях.

· Косвенные. Такие методы основываются на вычислении определенных величин из известных или общепринятых параметров.

· Совокупные. Это способы измерений, при которых искомая величина определяется не только решением ряда уравнений, но и с помощью специальных опытов. Такие исследования чаще всего применяются в лабораторной практике.

Кроме способов измерения величин есть еще и специальные измерительные приборы. Это средства нахождения искомого параметра.

Что такое контрольно-измерительные приборы?

Наверное, каждый человек хотя бы один раз в жизни проводил какие-либо опыты или лабораторные исследования. Там использовались манометры, вольтметры и другие интересные приспособления. Каждый пользовался своим прибором, но был один – контрольный, на который равнялись все.

Так всегда – для точности качества измерения все устройства должны четко соответствовать установленному стандарту. При этом не исключаются некоторые погрешности. Поэтому на государственном и международном уровне были введены классы точности средств измерения. Именно по ним определяется допустимая погрешность в расчетах и показателях.

Существуют также несколько основных операций контроля таких приборов:

· Испытание. Этот метод осуществляется еще на стадии производства. Каждое устройство тщательно проверяют на соответствие стандартам качества.

· Проверка. При этом сравниваются показание образцовых приборов с испытуемыми. В лаборатории, например, все устройства проверяются каждые два года.

· Градуировка. Это операция, при которой всем делениям шкалы испытуемого прибора придают соответствующие значения. Как правило, осуществляется это более точными и высокочувствительными устройствами.

Классификация контрольно-измерительных приборов

1. По роду измеряемой величины. Или по назначению. Например, измеряющие давление, температуру, уровень или состав, а также состояние вещества и т. д. При этом у каждого есть свои стандарты качества и точности, например как класс точности счетчиков, термометров и др.

2. По способу получения внешней информации. Здесь идет более сложная классификация:

— регистрирующие — такие устройства самостоятельно записывают все входные и выходные данные для последующего анализа;

— показывающие — эти приборы дают возможность исключительно наблюдать за изменениями какого-либо процесса;

— регулирующие — данные устройства автоматически настраиваются на значение измеряемой величины;

— суммирующие — здесь берется какой-либо промежуток времени и прибор показывает общее значение величины за весь период;

— сигнализирующие — такие устройства оборудованы специальной звуковой или световой системой оповещения или датчиками;

— компарирующие — это оборудование призвано сравнивать определенные величины с соответствующими мерами.

3. По расположению. Различают местные и дистанционные измерительные устройства. При этом последние имеют возможность передавать полученные данные на любое расстояние.

Характеристика контрольно-измерительных приборов

В каждой работе следует помнить, что проверке подлежат не только рабочие устройства, но и стандартные образцы. Их качество зависит сразу от нескольких показателей, таких как:

· Класс точности или диапазон погрешности. Всем приборам свойственно ошибаться, даже эталонам. Разница лишь в том, чтобы ошибок в работе было как можно меньше. Очень часто здесь применяется класс точности А.

· Чувствительность. Это отношение углового или линейного перемещения стрелки указателя к изменению исследуемой величины.

· Вариация. Это допустимая разница между повторными и действительными показаниями одного и того же прибора в одинаковых условиях.

· Надежность. Данный параметр отражает сохранение всех заданных характеристик на протяжении определенного времени.

· Инерционность. Так характеризуется некоторое отставание во времени показаний прибора и измеряемой величины.

Также хороший КИП должен обладать такими качествами, как долговечность, безотказность и ремонтопригодность.

Что такое погрешность?

При этом различают такие виды погрешностей:

· Абсолютная. Это разница между показателями используемого прибора и показателями эталонного устройства в тех же условиях.

· Относительная. Такую погрешность можно назвать косвенной, т.к. это отношение найденной абсолютной погрешности к действительному значению заданной величины.

· Относительная приведенная. Это определенное отношение между абсолютным значением и разностью верхнего и нижнего пределов шкалы используемого прибора.

Также существует классификация по характеру погрешности:

· Случайные. Такие погрешности возникают без какой-либо закономерности или системности. Часто на показатели влияют различные внешние факторы.

· Систематические. Такие ошибки возникают по определенному закону или правилу. В большей степени их появление зависит от состояния КИП.

· Промахи. Такие погрешности достаточно резко искажают полученные ранее данные. Эти ошибки легко убираются при сопоставлении соответствующих измерений.

Что такое 5 класс точности?

Для упорядочивания полученных данных специализированных приборов, а также для определения их качества современной наукой принята специальная система измерений. Именно она определяет подходящий уровень настроек.

Классы точности средств измерения – это некая обобщенная характеристика. Она предусматривает определение пределов различных погрешностей и свойств, влияющих на точность приборов. При этом у каждого вида измерительных приборов есть собственные параметры и классы.

Согласно точности и качества измерения, большинство современных контрольных устройств имеют такие разделения: 0,1; 0,15; 0,2;0,25; 0,4; 0,5; 0,6; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 4,0. При этом диапазон погрешности зависит от используемой шкалы прибора. Например, для оборудования со значениями 0 – 1000 °С допускаются ошибочные измерения ± 15°С.

Если говорить о промышленном и сельскохозяйственном оборудовании, то их точность подразделяется на такие классы:

· 1-500 мм. Здесь применяют 7 классов точности: 1, 2, 2а, 3, 3а, 4 и 5.

· Свыше 500 мм. Используются классы 7, 8, и 9.

При этом наивысшее качество будет у прибора с единичкой. А 5 класс точности используется в основном в изготовлении деталей различных сельскохозяйственных машин, вагоно- и паровозостроении. Стоит также отметить, что он имеет две посадки: Х₅ и С₅.

Если говорить о компьютерных технологиях, например, печатных платах, то 5 класс отвечает повышенной точности и плотности конструкции. При этом ширина проводника составляет менее 0,15, а расстояние между проводниками и краями просверленного отверстия не превышает 0,025.

Межгосударственные стандарты точности в России

Они определяют основные положения деления приборов на классы, комплекс всех требований к подобному оборудованию и способы нормирования различных метрологических характеристик. Классы точности средств измерений устанавливаются специальным ГОСТом 8.401-80 ГСИ. Эта система была введена на основе международной рекомендации МОЗМ № 34 с 1 июля 1981 года. Здесь выложены общие положения, определение погрешностей и обозначение самих классов точности с конкретными примерами.

Основные положения для определения классов точности

Для правильного определения качества всех измерительных приборов и получаемых данных существует несколько основных правил:

· классы точности следует выбирать в соответствии с видами используемого оборудования;

· для разных диапазонов измерений и величин можно использовать несколько стандартов;

· только технико-экономическое обоснование определяет число классов точности для конкретного оборудования;

· измерения проводятся без учета режима обработки. Эти стандарты применяются к цифровым приборам со встроенным вычислительным устройством;

· классы точности измерений присваиваются с учетом существующих результатов государственных испытаний.

Электродинамические КИП

Принцип действия данных приборов состоит в том, что внешнее магнитное поле одновременно усиливает поле одного измерительного устройства и ослабляет поле другого. При этом суммарное значение неизменно.

К плюсам такого КИП можно отнести надежность, безотказность и простоту. Он одинаково работает как при постоянном, так и при переменном токе.

А самыми весомыми недостатками являются невысокая точность и большое энергопотребление.

Электростатические КИП

Эти приборы работают на принципе взаимодействия заряженных электродов, которые разделены диэлектриком. Конструктивно они выглядят практически как плоский конденсатор. При этом, при перемещении подвижной части емкость системы также изменяется.

Наиболее известные из них – это устройства с линейным и поверхностным механизмом. У них немного разный принцип действия. У приборов с поверхностным механизмом емкость изменяется за счет колебаний активной площади электродов. В другом случае важно расстояние между ними.

Читайте также  Как рассчитать мощность автомата однофазного?

К достоинствам таких устройств относятся небольшая мощность потребления, класс точности ГОСТ, достаточно широкий частотный диапазон и т.д.

Недостатками являются небольшая чувствительность прибора, необходимость экранирования и пробой между электродами.

Магнитоэлектрические КИП

К плюсам данных КИП можно отнести высокую чувствительность и точность, небольшую мощность потребления и хорошее успокоение.

К минусам представленных устройств относят сложность изготовления, неспособность сохранять свои свойства с течением времени и подверженность влиянию температуры. Поэтому, например, класс точности манометра значительно снижается.

Другие виды КИП

Кроме представленных выше устройств, есть еще несколько основных измерительных приборов, которые наиболее часто используются в повседневной жизни и производстве.

К такому оборудованию относятся:

· Термоэлектрические приборы. Они измеряют силу тока, напряжение и мощность.

· Магнитоэлектрические приборы. Они подходят для измерения напряжения и количества электричества.

· Комбинированные устройства. Здесь для измерения сразу нескольких величин используется всего один механизм. Классы точности средств измерения применяются те же, что и для всех. Чаще всего они работают с силой постоянного и переменного тока, индуктивностью и сопротивлением.

Образцовый прибор

1. Дайте определение основным терминам: мера, образцовый прибор, рабочий прибор, эталон, прямое измерение, косвенное измерение, равноточное измерение, неравноточное измерение.

Мера — это средство измерения (СИ), предназначенное для воспроизведения физи­ческой величины заданного размера. Например, нормальный галь­ванический элемент — мера ЭДС; образцовый (измерительный) резистор; образцовая катушка индуктивности и т. д.

Образцовый прибор служит для поверки по нему рабочих мер, кото­рые, и свою очередь, предназначены как для поверки СИ, так и для измерений в различных задачах. Классы точности образцовых мер достаточно высоки. Например, предельно допустимое значе­ние относительной погрешности образцовой катушки сопротив­ления может составлять 0,0005 %.

Рабочий прибор применяют для разнообразных измерений, не свя­занных с поверкой. В электрических измерениях используются рабо­чие меры ЭДС, сопротивления, индуктивности, емкости и др.

Эталон — это СИ, обеспечивающее хранение и/или воспро­изведение единицы физической величины с целью передачи ее размера другим СИ (образцовым или рабочим) и официально ут­вержденное. Реально эталон может представлять собой комплекс, состоящий из нескольких различных СИ.

Прямое измерение — измерение, при котором искомое значе­ние измеряемой величины находят непосредственно из опытных данных. Пример прямого измерения — измерение действующего значения напряжения электрической сети с помощью цифрового мультиметра.

Косвенное измерение — измерение, при котором искомое значение вели­чины находят на основании известной функциональной зависимости между этой величиной и исходными величи­нами, оцениваемыми прямыми изме­рениями. Пример косвенного измере­ния — измерение мощности Р на ак­тивной нагрузке R с помощью ампер­метра и вольтметра:

P = U*I,

где U напряжение на нагрузке R измеренное вольтметром; I — ток в нагрузке, измеренный амперметром.

Равноточные измерения — определенное количество измерений любой величины, произведенных аналогичными по точности средствами измерений в одинаковых условиях.

Неравноточные измерения — определенное количество измерений любой величины, произведенных отличными по точности средствами измерений и (или) в различных условиях.

Методы обработки равноточных и неравноточных измерений несколько отличаются. Поэтому перед тем как начать обработку ряда измерений, обязательно нужно проверить, равноточные измерения или нет. Это осуществляется с помощью статистической процедуры проверки по критерию согласия Фишера.

2. Основная приведенная погрешность амперметра, рассчитанного на ток 10А, составляет 2,5%. Определите гарантированную абсолютную погрешность для первой отметки шкалы (1 А).

Гарантированная абсолютная погрешность, которую может иметь прибор в любой точке шкалы, а следовательно, и наибольшая возможная абсолютная погрешность ΔI в при измерении какой-либо величины этим прибором может быть выражена через основную приведенную погрешность амперметра γД и нормирующее значение Iн:

ΔI = (γД *Iн)/100% = (±2,5*10)/100 = ±0,25А

Если класс точности прибора задан через основную приведенную погрешность, то абсолютная погрешность постоянна в диапазоне измерения величины Х до конечного значения Хк, как показано на рис.

3. Погрешность измерения напряжения U распределена по нормальному закону, причем систематическая погрешность UC равна нулю, а равна 50 мВ. Найдите вероятность того, что результат измерения U отличается от истинного значения напряжения UИ не более, чем на 120 мВ.

Границы интервала Δ =120мВ, за пределы которого с вероятностью Р не выходят случайные погрешности, обычно выражают в долях от σ=50мВ:

где k безразмерный коэффициент определяется вероятностью Р и видом закона распределения вероятностей случайных погрешностей. Рассчитаем значение k для данной задачи:

(пояснение, связанное с неоднозначностью задания: этот расчет сделан из условия, что результат измерения U отличается от истинного значения напряжения UИ не более, чем на 120 мВ в ту и другую сторону).

Аналитически нормальное распределение описывается функцией:

(1).

Нормальному закону распределения присущи свойства симметрии и монотонного убывания плотности вероятности. Пользуясь формулой (1), при различных значениях k = Δ/ σ для нормального закона были рассчитаны соответствующие значения вероятностей и сведены в таблицу, называемую таблицей функций Лапласа. По этой таблице для

k = 2,4 определяем, что вероятность Р=0.9836

P(k)

(пояснение, связанное с неоднозначностью задания: этот расчет сделан из условия, что результат измерения U отличается от истинного значения напряжения UИ не более, чем на 120 мВ всего, т. е. в ту и другую сторону по 60мВ). – тогда k = 60/50 =1,2 и по таблице определяем, что вероятность Р=0.76986

4. Назовите, по каким законам изменяется (или не изменяется) предел относительной погрешности в случаях выражения ее:

1) Одночленной формулой 1= ±100Δ/X;

2) Многочленной формулой 2 = ±[c + d(Xk/X-l)].

Существуют различные формы задания классов точности приборов и связанные с этим формулы абсолютной, приведенной и относительной погрешности, а также законы изменения их пределов. Погрешность может иметь аддитивную, мультипликативную или как аддитивную, так и мультипликативную составляющие.

1) Если погрешность прибора носит мультипликативный характер, то класс точности задается пределом основной относительной погрешности при помощи одночленной формулы 1= ±100Δ/X;

Предел относительной погрешности по модулю постоянен, равен 1 и не изменяется во всем диапазоне измерения до конечного значения Хк, как показано на рис.: (для упрощения показан не симметричный коридор предельных значений, а только модуль)

Характер изменения абсолютной погрешности (если это интересно или вдруг понадобится) показан на следующем рисунке: (тоже по модулю)

2) Если погрешность прибора носит как аддитивный, так и мультипликативный характер, то класс точности задается пределом основной относительной погрешности при помощи многочленной формулы 2 = ±[c + d(Xk/X-l)]. Здесь с и d постоянные числа задающие класс точности, записываются, например, так 0,1/0,005.

Предел относительной погрешности по модулю плавно уменьшается по гиперболе в диапазоне измерений до конечного значения Хк, как показано на рис.: (для упрощения показан не симметричный коридор предельных значений, а только модуль)

Характер изменения абсолютной погрешности (если это интересно или вдруг понадобится) показан на следующем рисунке: (тоже по модулю)

5. Температура в масляном термостате измеряется образцовым палочным стеклянным термометром и поверяемым парогазовым термометром. Первый показал 115°С, второй 113°С. Определите истинное значение температуры, погрешность поверяемого прибора, поправку к его показаниям и оцените относительную погрешность термометра.

В соответствии с назначением образцовых СИ, приведенных в ответе на задачу 1 истинное значение температуры Т будет показывать образцовый палочный стеклянный термометр, т. о. Т=115°С.

(еще раз повторю определение: Образцовый прибор служит для поверки по нему рабочих мер, кото­рые, и свою очередь, предназначены как для поверки СИ, так и для измерений в различных задачах.)

Абсолютная погрешность поверяемого парогазового термометра составит: ΔТ = 113 – 115 = -2°С.

Поправка к показаниям поверяемого парогазового термометра составит 2°С.

Относительная погрешность термометра составит:

δ =( ΔТ/Т)*100% = (-2/115)*100 = -1,74%

1. Метрология, стандартизация, сертификация и электроизмерительная техника: Учебное пособие / , , . — СПб.: Питер, 2006. — 368 с: ил.

2. Панфилов измерения : учебник для студ. сред, проф­образования / . — 3-е изд., испр. — М.: Изда­тельский центр «Академия», 2006. — 288 с.

3. Электрические измерения. Средства и методы измерений (общий курс). Под ред. Е Г. Шрамкова. Учеб. пособие для втузов. М., «Высш школа», 19с.

4. Электрические измерения: Учебник для вузов /, С, и др.; Под ред. и .— 5-е изд., перераб, и доп.— Л.: Энергия. Ленингр. отд-ние, 1980. —392 с, ил.

Что означает класс точности измерительного прибора

Класс точности измерительного прибора — это обобщенная характеристика, определяемая пределами допускаемых основных и дополнительных погрешностей, а также другими свойствами, влияющими на точность, значения которых установлены в стандартах на отдельные виды средств измерений. Класс точности средств измерений характеризует их свойства в отношении точности, но не является непосредственным показателем точности измерений, выполняемых при помощи этих средств.

Для того чтобы заранее оценить погрешность, которую внесет данное средство измерений в результат, пользуются нормированными значениями погрешности . Под ними понимают предельные для данного типа средства измерений погрешности.

Погрешности отдельных измерительных приборов данного типа могут быть различными, иметь отличающиеся друг от друга систематические и случайные составляющие, но в целом погрешность данного измерительного прибора не должна превосходить нормированного значения. Границы основной погрешности и коэффициентов влияния заносят в паспорт каждого измерительного прибора.

Основные способы нормирования допускаемых погрешностей и обозначения классов точности средств измерений установлены ГОСТ.

На шкале измерительного прибора маркируют значение класса точности измерительного прибора в виде числа, указывающего нормированное значение погрешности. Выраженное в процентах, оно может иметь значения 6; 4; 2,5; 1,5; 1,0; 0,5; 0,2; 0,1; 0,05; 0,02; 0,01; 0,005; 0,002; 0,001 и т. д.

Если обозначаемое на шкале значение класса точности обведено кружком, например 1,5, это означает, что погрешность чувствительности δ s =1,5%. Так нормируют погрешности масштабных преобразователей (делителей напряжения, измерительных шунтов, измерительных трансформаторов тока и напряжения и т. п.).

Читайте также  Самопрограммирование микроконтроллеров avr

Это означает, что для данного измерительного прибора погрешность чувствительности δ s= d x/x — постоянная величина при любом значении х. Граница относительной погрешности δ (х) постоянна и при любом значении х просто равна значению δ s, а абсолютная погрешность результата измерений определяется как d x= δ sx

Для таких измерительных приборов всегда указывают границы рабочего диапазона, в которых такая оценка справедлива.

Если на шкале измерительного прибора цифра класса точности не подчеркнута, например 0,5, это означает, что прибор нормируется приведенной погрешностью нуля δ о=0,5 %. У таких приборов для любых значений х граница абсолютной погрешности нуля d x= d о=const, а δ о= d о/хн.

При равномерной или степенной шкале измерительного прибора и нулевой отметке на краю шкалы или вне ее за хн принимают верхний предел диапазона измерений. Если нулевая отметка находится посредине шкалы, то хн равно протяженности диапазона измерений, например для миллиамперметра со шкалой от -3 до +3 мА, хн= 3 — (-3)=6 А.

Однако будет грубейшей ошибкой полагать, что амперметр класса точности 0,5 обеспечивает во всем диапазоне измерений погрешность результатов измерений ±0,5 %. Значение погрешности δ о увеличивается обратно пропорционально х, то есть относительная погрешность δ (х) равна классу точности измерительного прибора лишь на последней отметке шкалы (при х = хк). При х = 0,1хк она в 10 раз больше класса точности. При приближении х к нулю δ (х) стремится к бесконечности, то есть такими приборами делать измерения в начальной части шкалы недопустимо.

На измерительных приборах с резко неравномерной шкалой (например на омметрах) класс точности указывают в долях от длины шкалы и обозначают как 1,5 с обозначением ниже цифр знака «угол».

Если обозначение класса точности на шкале измерительного прибора дано в виде дроби (например 0,02/0,01), это указывает на то, что приведенная погрешность в конце диапазона измерений δ прк = ±0,02 %, а в нуле диапазона δ прк = -0,01 %. К таким измерительным приборам относятся высокоточные цифровые вольтметры, потенциометры постоянного тока и другие высокоточные приборы. В этом случае

δ (х) = δ к + δ н (хк/х — 1),

где хк — верхний предел измерений (конечное значение шкалы прибора), х — измеряемое значение.

Класс точности

Класс — точность — измерительный прибор

Класс точности измерительного прибора — обобщенная характеристика прибора, определяемая пределами допускаемых основной и дополнительных погрешностей, а также другими свойствами прибора, влияющими на точность, значения которых устанавливаются в стандартах на отдельные виды средств измерений. Класс точности характеризует свойства приборов в отношении точности, но не является непосредственным показателем точности измерений, выполняемых с помощью этих приборов. Например, класс точности вольтметров характеризует пределы допускаемой основной погрешности и допускаемых изменений показаний, вызываемых внешним магнитным полем и отклонениями от нормальных значений температуры, частоты переменного тока и некоторых других влияющих величин.

Класс точности измерительного прибора — это число, которое соответствует наибольшей погрешности, допустимой нормами. Класс точности выражается в процентах от верхнего предела измерения прибора. Например, термометр класса 1 может иметь допустимую погрешность 1 % от верхнего предела шкалы.

Класс точности измерительного прибора определяется наибольшей допустимой погрешностью в процентах величины, соответствующей предельному значению шкалы прибора.

Класс точности измерительных приборов нормируется как обобщенная характеристика средств измерений, определяемая пределами допускаемых основной и дополнительных погрешностей, а также другими свойствами средств измерений, влияющих на их точность, значения которых устанавливаются стандартами на соответствующие виды измерительных приборов.

Классом точности измерительного прибора называется его характеристика, которая определяет степень точности измерения, пределы основной погрешности. Для приборов теплотехнического контроля холодильных установок класс точности численно равен максимальной величине приведенной основной погрешности, выраженной в процентах.

Что характеризует класс точности измерительных приборов .

Приведенная допустимая погрешность определяет класс точности измерительного прибора .

Значение какой величины определяет обозначение класса точности измерительного прибора .

Предельные значения основной и дополнительной погрешностей определяют класс точности измерительного прибора , который задается двумя способами: по величине абсолютной погрешности и по величине наибольшей допустимой основной приведенной погрешности в виде абсолютного числа, совпадающего с пределом допустимой погрешности для конечного значения рабочей части шкалы.

В физико-химических иследованиях первый путь равносилен увеличению класса точности измерительных приборов или переходу к более прецизионным методам измерений. Второй путь представляется более доступным, но он пригоден лишь применительно к измерению экстенсивных величин. Кроме того, для успешного использования этого приема нужно быть уверенным в том, что абсолютная погрешность измерений не коррелирует с массой исследуемого образца и, следовательно, с измеряемым экстенсивным свойством. Так, если абсолютная погрешность измерения энтальпии сгорания для калориметра данной конструкции есть величина приблизительно постоянная для заданного интервала значений 100 — 5000 Дж, с целью снижения относительной погрешности определения следует сжигать навески, обеспечивающие большое тепловыделение.

Максимальная погрешность этих измерений известна и определяется классом точности примененных измерительных приборов .

При различных экспериментальных работах очень важно правильно выбрать класс точности используемых измерительных приборов. Под точностью прибора понимают его свойство, характеризующее степень приближения показаний данного прибора к действительным значениям измеряемой величины

Обычно точность прибора задается классом точности прибора или указывается в его паспорте. Очевидно, что чем точнее прибор, тем меньше его погрешность и выше стоимость.

Допустимое отношение сигнал / помеха зависит также от класса точности измерительного прибора .

А ( / — ошибка измерения, которая определяется классом точности измерительного прибора ; ДХ — допустимая погрешность измерения моделируемой величины.

Особо специфическими являются требования, предъявляемые некоторыми стандартами в отношении класса точности измерительных приборов , применяемых при испытаниях.

Электростатические КИП

Эти приборы работают на принципе взаимодействия заряженных электродов, которые разделены диэлектриком. Конструктивно они выглядят практически как плоский конденсатор. При этом, при перемещении подвижной части емкость системы также изменяется.

Наиболее известные из них – это устройства с линейным и поверхностным механизмом. У них немного разный принцип действия. У приборов с поверхностным механизмом емкость изменяется за счет колебаний активной площади электродов

В другом случае важно расстояние между ними

К достоинствам таких устройств относятся небольшая мощность потребления, класс точности ГОСТ, достаточно широкий частотный диапазон и т.д.

Недостатками являются небольшая чувствительность прибора, необходимость экранирования и пробой между электродами.

Для чего используются

Разнообразные виды измерительных трансформаторов встречаются как в небольших приборах размером со спичечный коробок, так и в крупных энергетических установках. Их основное назначение – понижать первичные токи и напряжения до значений, необходимых для измерительных устройств, защитных реле и автоматики. Применение понижающих катушек обеспечивает защиту цепи низшего и высшего ранга, поскольку они разделены между собой.

Понижающие средства разделяют по признакам эксплуатации и предназначены для:

  • измерений. Они передают вторичный ток на приборы;
  • защиты токовых цепей;
  • применения в лабораториях. Такие понижающие средства имеют высокую классность точности;
  • повторного конвертирования, они относятся к промежуточным инструментам.

Измерение

Измерительный трансформатор необходим для понижения высокого тока основного напряжения и передачу его на измерительные устройства. Для подключения стандартных приборов к высоковольтной сети потребовались бы громоздкие установки. Реализовывать инструменты таких размеров экономически не выгодно и не целесообразно.

Использование понижающих трансформаторов позволяет применять обычные устройства измерения в обычном режиме, что расширяет спектр их применения. Благодаря снижению напряжения, они не требуют дополнительных модификаций. Трансформатор отделяет высоковольтное напряжение сети от питающего напряжения приборов, обеспечивая безопасность из использования. От их классности зависит точность учета электрической энергии.

Защита

Кроме питания измерительных приборов понижающие трансформаторы подают напряжение на системы защиты и автоматической блокировки. Поскольку в сетевой электросети происходят перепады и скачки напряжения, которое губительно для высокоточного оборудования цепи.

В энергетических установках оборудование делится на силовое и вторичное, которое контролирует процессы первичной схемы подключения устройств. Высоковольтная аппаратура располагается на открытых площадках или устройствах. Вторичное оборудование находится на релейных планках внутри распределительных шкафов.

Промежуточным элементом передачи информации между силовыми агрегатами и средствами измерения, управления, контроля и защиты являются понижающие или измерительные трансформаторы. Они разделяют первичную и вторичную цепь от пагубного воздействия силовых агрегатов на чувствительные измерительные приборы, а также защищают обслуживающий персонал от повреждений.

Технические характеристики

Согласно документации, на схемах сети вольтметры принято обозначение окружностью с вписанной латинской буквой «V». На русских смехах он может заменяться на русскую букву «В». Более того, первая цифра после буквы в маркировке отображает тип устройства и специфику его использования. Например, В2 — вольтметр для постоянного тока, В3 — для переменного, В4 — для импульсного и т.д.

Вам это будет интересно Разновидности бытовых и промышленных электрических выключателей

Аппарат В3-38 для использования в сетях переменного тока

Оценка характеристик прибора включает в себя следующие компоненты:

  • Диапазон измерений. Он ограничивается наименьшим и наибольшим показателем, который способен изменить аппарат. Современные устройства обладают диапазоном от милливольт до киловольт. Промышленные аналоги же способны измерять как меньшие, так и большие напряжения;
  • Точность измерений. Далеко не каждый домашний тестер отличается повышенной точностью измерений. Как уже было сказано, это зависит от его внутреннего сопротивления. Новые вольтметры при сравнительно небольших размерах обладают маленькими погрешностями измерений;
  • Диапазон частот. Показывает чувствительность прибора к тем или иным сигналам с разными частотами, регистрируемых в сети;
  • Температура и другие факторы. Эти параметры определяют показатели, при которых аппарат обладает минимальной погрешностью измерений, доступной для него;
  • Собственно само внутреннее сопротивление (импеданс). Чем выше этот параметр, тем вольтметр более точен.

Цифровые устройства практически полностью вытеснили аналоговые

Важно! Технические характеристики аналоговых приборов сильно зависят от чувствительности магнитоэлектрического прибора. Чем меньше его ток полного отклонения, тем более высокосопротивительные резисторы можно использовать