Класс точности средства измерений, как правило, выражается пределами допускаемых основной и дополнительной погрешностей, а также другими характеристиками, влияющими на точность.
Пределы допускаемых значений основной и дополнительной погрешностей могут быть выражены в форме абсолютной, относительной или приведенной погрешностей. Это зависит от характера изменения погрешностей средства измерений в пределах диапазона измерений и условий его применения и назначения.
Пределы допускаемой абсолютной погрешности определяются в виде
или
Dx = ±а ±b,
где а и b – положительные числа; х – значения измеряемой величины.
Пределы допускаемой основной относительной погрешности определяются по формуле:
где q – положительное число, если Dx определяется по выражению
где xk – больший (по модулю) из пределов измерений для заданного диапазона средства измерений:
Пределы допускаемой основной приведенной погрешности, %, определяются по формуле.
где Dх – пределы допускаемой абсолютной погрешности, определяемые по формуле; р — положительное число, выбираемое из ряда предпочтительных чисел: 1·10n; 1,5·10n; 2·10n; 2,5·10n; 4·10n; 5·10n; 6·10n; (n= 1; 0; -1; -2; -3; …).
Числа с, d, q и р определяют значение класса точности измерительного средства измерений.
Классы точности средств измерений обозначаются условными знакам (буквами, цифрами). Для средств измерений, пределы допускаемой основной погрешности которых выражают в форме приведенной погрешности или относительной погрешности, классы точности обозначаются числами, равными этим пределам в процентах.
Шкала мультиметра
Чтобы отличить относительную погрешность от приведенной, обозначение класса точности в виде относительной погрешности обводят кружком, например 
Значение приведенной погрешности кружком не обводят, например 2,5.
Если погрешность нормирована в процентах от длины шкалы, то под обозначением класса ставится знак Ú.
Если погрешность нормирована в соответствии формулой (59), то класс точности обозначается как c/d, например 0,02/0,01.
Пример 1. На шкале амперметра с пределами измерения 0…10 А нанесено обозначение класса точности 2,5. Это означает, что для данного прибора нормирована приведенная погрешность. Подставляя в формулу
результаты задания xн = 10А и значение p = 2,5 можем рассчитать абсолютную погрешность:
В случае если бы обозначение класса точности было в виде
, то погрешность следовало бы вычислить в процентах от измеренного значения.
Так, при показаниях по шкале Iизм. = 2А, погрешность прибора не должна превышать
При показаниях по шкале Iизм=7А погрешность будет иной:
Обозначение классов точности средств измерений
(извлечения из ГОСТ 8.401-81)
| Формулы выражения основной погрешности | Пределы допускаемой основной погрешности | Примеры обозначения классов точности СИ в нормативной ТД |
| Δх=±а | - | М |
| Δх=±(a+bx) | - | C |
| 
| 
|
| 
| 
|
| 
| 0,05/0,02 |
Классы точности приборов, нормируемые по стандарту. Верхний ряд – класс точности для приборов, имеющих только мультипликативную погрешность, который равен пределу допускаемой относительной погрешности, которая вычисляется в процентах от измеренного значения.
Нижний ряд – класс точности, выражаемый в форме приведённой или относительной погрешности.
Зная класс точности средства измерений можно из выражения
или
определить предельное значение допускаемой основной погрешности Δх. В этом случае можно утверждать, что действительное значение измеряемой физической величины находится в интервале
х = х*±Dх,
где x* — показание средства измерений.
Примеры обозначения классов точности приведены в таблице.
Пример 2. Для прибора класса точности 0,05/0,02, с диапазоном измерения 0…15А определить абсолютную погрешность измерения при показании по шкале 7А. В данном примере класс точности задан как c/d в соответствии с формулой (59), которая может быть представлена в виде
где xk=15А; х=7А; с=0,05; d=0,02.
Нормирующее значение xN=xk=15A,
Кроме рассмотренных, по шкале прибора определяются и другие характеристики в соответствии с таблицей приведённой ниже
Магнитоэлектрические приборы
1 – полюсный магнит, создающий магнитное поле, 2 – полюсные наконечники, 3 – неподвижный стальной цилиндр, служащий для уменьшения сопротивления магнитной цепи. Между полюсными наконечниками и цилиндром создаётся равномерное магнитное поле. Катушка 5, намотанная на рамку 4, под действием сигнала может поворачиваться вокруг оси 6, установленной на подшипниках 7. На оси жёстко установлена стрелка 8. Противодействующий момент создают пружины 9, служащие для подвода сигнала к обмотке прибора.
Магнитоэлектрические измерительные механизмы применяются в следующих приборах.
1. Амперметрах и вольтметрах постоянного тока. Диапазон измеряемых величин от 0.01 мА и 0.1 мВ до ≈ 10 кА и ≈ 100 кВ.
2. Омметрах. Диапазон измеряемых величин от ≈ 1000 Ом (последовательная схема соединения) до ≈ 100 Мом (параллельная схема соединения).
3. Гальванометрах для применения в качестве нуль-индикаторов, измерения малых токов, напряжений и количества электричества.
4. Магнитоэлектрических логометрах, в которых противодействующий момент создаётся не пружиной, а электрическим путём.
Электромагнитные приборы.
Измеряемый ток I протекает по катушке 1. При этом в неё втягивается ферромагнитный сердечник 2, закреплённый с эксцентриситетом на оси 3, на которой жёстко установлена стрелка 4. Отсчёт производится по шкале 5. Противодействующий момент создаётся пружиной 6. Для успокоения колебаний стрелки служит воздушный демпфер – 7.
Электромагнитные измерительные механизмы применяются в амперметрах и вольтметрах для измерения токов и напряжений промышленной частоты. Причём, эти приборы могут работать в цепях как постоянного, так и переменного тока.
Промышленностью выпускаются приборы:
1. Переносные и щитовые амперметры классов точности 0,5; 1,5; 2,5 для измерений малых токов (от 5 мА до 10 А по верхнему пределу) и больших токов (от 300 А до 10 кА по верхнему пределу измерения) при частоте до 1500 Гц.
2. Переносные и щитовые вольтметры классов точности 0,5; 1,5; 2,5 с верхними пределами измерений от 0,5… 600 кВ в диапазонах частот 45…1000 Гц.
Электростатические измерительные приборы.
Под действием разности потенциалов подвижный электрод (пластины 1) втягиваются между неподвижными пластинами 2. Активная поверхность взаимодействия пластин при этом изменяется. Таким образом, ось прибора 3 поворачивается, и по стрелке 5 отсчитывают показания на шкале 6. Для демпфирования колебаний служит пружина 4. Зеркальце 7, установленное на подвижной оси, служит для увеличения чувствительности прибора.
Электростатический принцип применяется главным образом в приборах для измерения напряжения – вольтметрах. Эти приборы применяются в цепях переменного и постоянного тока.
Вольтметры выпускаются с верхними пределами измерений 30В…75кВ классов точности 0,5; 1,0; 1,5 для работы частот 30 МГц.
Электродинамические приборы.
1 – две подвижные последовательно соединённые катушки, разделённые воздушным зазором. Ток подводится к подвижной катушке 2 через пружинки 4, создающие в то же время противодействующий момент. На оси 3 жёстко закреплена стрелка 5, в соответствии с положением которой отсчитывается показание прибора по шкале 6. В обесточенном положении подвижная катушка обычно находится под углом 135̊ к горизонту.
Электродинамический принцип применяется в приборах для измерений тока, напряжения и мощности, а также счётчиках.
1. Амперметры выпускаются с верхними пределами измерений от 5 мА до 20 А классов точности 0,1 и 0,2 в частотном диапазоне до 1500 Гц.
2. Вольтметры (многопредельные) выпускаются с верхними пределами измерений от 1,5 до 600 В классов точности 0,1 и 0,2 в диапазоне частот до 1500 В.
3. Ваттметры, использующие электродинамический принцип, выпускаются в переносных вариантах. Классы точности: 0,1; 0,2; 0,5 с несколькими верхними пределами измерения тока и напряжения. Чаще для тока 5 и 10 А, а для напряжения 30, 75, 150, 300, 450 и 600 В. Их используют для измерений мощности постоянного и переменного тока.
4. Счётчики электрической энергии постоянного тока электродинамические. Отсчёт энергии производится по показаниям числа оборотов подвижной части измерительного механизма, градуированного в кВт∙ч.
5. Электродинамические логометры – используются для в приборах для измерения сдвига фаз между током и напряжением под нагрузкой и коэффициента мощности cos φ. Такие приборы называют – фазометрами.
Ферродинамические приборы
Ферродинамические приборы отличаются от электродинамических тем, что неподвижная катушка 1 в них расположена на сердечнике из ферромагнитного материала. Подвижная катушка 2 располагается на сердечнике 4, а на оси установлена пружина 3.
На ферродинамическом принципе основано действие приборов для измерения мощности, а также счётчиков постоянного тока. Ферродинамические амперметры и вольтметры в настоящее время сняты с производства и промышленностью не выпускаются.
1. Ваттметры на ферродинамическом принципе выпускаются классов точности 0,2; 0,5; 1,0. Главным образом такие приборы применяют для измерения параметров переменного тока. Для постоянного тока такие приборы – не применяются.
2. Счётчики электрической энергии постоянного тока ферродинамические. Отсчёт энергии производится по показаниям числа оборотов подвижной части измерительного механизма, градуированного в кВт∙ч также как в электродинамических счётчиках.
Индукционные приборы
В результате взаимодействия вихревых токов, возникающих в неподвижных электромагнитах 2 и 3, алюминиевый диск 4 поворачивается вокруг оси. Противодействующий момент создаётся спиральной пружиной 1.
На индукционном принципе основано действие счётчиков электроэнергии переменного тока.
1. Индукционные счётчики электрической энергии переменного тока. Выпускаются однофазные и трёхфазные счётчики активной (классы точности 0,5; 1,0; 2.) и реактивной энергии (классы точности 1,5; 2,0; 3.0).