Общие принципы выбора средств СИ.

1. Выбор СИ по относительной погрешности СИ.

Для гарантирования заданной или расчетной относительной погрешности измерения δ_и относительная погрешность СИ δ_си должна быть на 25-30 % ниже, чем δ_и, (т.е δ_си=0,7δ_и). Если известна приведенная погрешность γ_и измерения, то учитывается приведенная погрешность СИ

где х и х _N- результат измерения и нормированное значение шкалы СИ.

2. Выбор СИ в зависимости от масштаба производства или находящихся в эксплуатации однотипных (одноименных) ТС.

.

3. Выбор СИ по метрологическим характеристикам.

При выборе СИ по метрологическим характеристикам необходимо учитывать следующее:

- если технологический процесс неустойчив, т.е. возможны существенные отклонения измеряемого параметра за пределы допуска, то нужно, чтобы пределы шкалы СИ превышали диапазон рассеяния значений параметра;

- цена деления шкалы должна выбираться с учетом заданной точности измерения. Если класс точности СИ определяет наибольшую допустимую погрешность с заданной вариацией, то цена деления должна учитывать эту вариацию, а именно- должна быть равна удвоенному значению приведенной погрешности СИ: С=2γ. Исходя из требований удобства считывания показаний допускается использование более крупных делений шкалы, но обязательно кратных С (в пределах 2-10). Кроме того, цена деления должна составлять целое число единиц измеряемой величины.

Например, если размер нужно контролировать с точностью до 1 мм, то и СИ нужно выбирать с ценой деления 0,01 мм, так как Си с более грубой шкалой внесет дополнительные субъективные погрешности, а с более точной – выбирать не имеет смысла, ввиду удорожания Си. При контроле технологических процессов должны использоваться СИ с ценой деления не более 1/6 допуска на изготовление;

- поскольку качество измерений определяется величиной относительной погрешности, то с уменьшением истинного значения измерения относительная погрешность увеличивается (качество измерения ухудшается). Следовательно, качество измерений на разных участках шкалы неодинаково.

Поэтомупри измерениях рабочий участок шкалы СИ должен выбираться по правилу: относительная погрешность в пределах рабочего участка шкалы СИ не должна превышать приведенную погрешность более чем в 3 раза. Из этого правила следует:

а) при односторонней равномерной шкале с нулевой отметкой в ее начале рабочий участок занимает последние две трети длины шкалы;

б) при двусторонней шкале с нулевой отметкой посредине - последнюю треть каждого сектора;

в) при шкале без нуля рабочий участок может распространяться на всю длину шкалы.

В пределах рабочего участка шкалы наибольшая возможная абсолютная погрешность равновероятна на всех отметках.

Т.о., при выборе СИ важно определить рабочий участок шкалы и ее цену деления.

Дидактический материал по теме

«Классы точности средств измерений».

Задание№1.

Найдите в тексте учебника ответы на следующие вопросы:

1. Что называется классом точности?

2. Какой документ описывает общие требования при делении на классы точности?

3. Куда наносится обозначение класса точности?

4. Как обозначается класс точности?

Задание №2. Заполните таблицу:

Задание № 3. Рассчитайте абсолютную и относительную погрешности при измерении различными средствами измерений.

Класс точности — обобщенная характеристика средств измерений определенного типа, позволяющая судить о том, в каком диапазоне находится суммарная погрешность измерений. Совокупность метрологических характеристик, определяющих класс точности, отражается в стандартах или технических условиях. Общие требования при делении средств измерений на классы точности приведены в ГОСТ 8.401 — 80 «Классы точности средств измере­ний. Общие требования».

Средствам измерений с несколькими диапазонами измерений одной и той же физической величины или предназначенным для измерений разных физических величин могут быть присвоены различные классы точности для каждого диапазона или каждой измеряемой величины.

Обозначения классов точности наносятся на циферблаты, щит­ки и корпуса средств измерений. При этом в эксплуатационной документации на средства измерений, содержащей обозначение класса точности, должна быть ссылка на стандарт или техниче­ские условия, в которых установлен класс точности для этого типа средств измерений.

Обозначения могут иметь форму заглавных букв латинского алфавита или римских цифр с добавлением условных знаков. Смысл таких обозначений раскрывается в нормативно-технической до­кументации. Если же класс точности обозначается арабскими циф­рами с добавлением какого-либо знака, то эти цифры непосред­ственно оценивают погрешность измерения.

Для выражения допускаемых основных погрешностей при их нормировании и оценке используют различные способы, в зави­симости от того, какой из них наиболее соответствует характеру средстве измерений. Например, для гирь, штангенинструмента, концевых мер длины указывают значения абсолютных допуска­емых погрешностей r.При этом класс точности обозначается од­ной арабской цифрой (порядковым номером): 0; 1; 2. Наимень­шие погрешности соответствуют классу 0. Значения этих погреш­ностей для разных номинальных значений мер указаны в таблицах стандартов.

Если нормируется допустимая относительная погрешность δ, то класс точности обозначается в виде окружности, внутри которой указывается цифра, например, 1,0, где 1,0 – значение допустимой предельной относительной погрешности в процентах от измеренного значения. Например, если при выполнении измерения прибором, имеющим на щитке обозначения 1,5 (в окружности), получен результат 200, то абсолютная погрешность r не превышает значения 200*0,015=3 и измеренное значение находится в интервале 200±3. Для многих приборов, например вольтметров, амперметров, нормируют значение приведенной погрешности γ, измеряемой в процентах:

где X_N - нормирующее значение. В качестве которого принимается, как правило. Значение верхнего предела измерений.

Класс точности при этом обозначается числом из того же ряда, что и при нормировании относительной погрешности, но дополнительного значка при этом нет. Например, если вольтметр клас­са 1,5 с диапазоном измерений от 0 до 250 В показывает напряже­ние 36 В, то абсолютная погрешность измерения, В, составит r=250*0,015=3,75, а относительная погрешность измерения, %, составит: δ = 3,75:36*100 = 10. Для приборов с нормируемой при­веденной погрешностью абсолютная погрешность не зависит от значения измеряемой величины, а относительная погрешность увеличивается с уменьшением значения измеряемой величины. Значение абсолютной погрешности можно снизить, если исполь­зовать прибор того же класса точности, но с меньшим диапазо­ном измерений.

Шкалы некоторых приборов градуируют в миллиметрах, абсо­лютная погрешность при этом выражается также в единицах дли­ны. Если для такого прибора нормируется значение приведенной погрешности, то класс точности прибора обозначается в виде 1,0, где 1,0 — значение приведенной погрешности, выраженное в про­центах.