Занятие №11
Тема 2.7 Критерии качества и классы точности средств измерений.
Критерии качества измерений
Качество измерений характеризуется точностью, достоверностью, правильностью, сходимостью, воспроизводимостью и погрешностью измерений.
Точность – это качество измерений, отражающее близость их результатов к истинному значению измеряемой величины. Высокая точность измерений соответствует малым погрешностям как систематическим, так и случайным. Точность количественно оценивают обратной величиной модуля относительной погрешности. Напремер, если погрешность измерений равна 0,05%, то точность будет равна 1/0,0005 = 2000.
Достоверность измерений характеризует степень доверия к результатам измерений. Достоверность оценки погрешностей определяют на основе законов теории вероятностей и математической статистики. Это дает возможность для каждого конкретного случая выбирать средства и методы измерений, обеспечивающие получение результата, погрешности которого не превышают заданных границ.
Правильность измерений – качество измерений, отражающее близость к нулю систематических погрешностей в результатах измерений.
Сходимость – качество измерений, отражающее близость друг к другу результатов измерений, выполняемых в одинаковых условиях. Сходимость измерений отражает влияние случайных погрешностей.
Воспроизводимость – это такое качество измерений, которое отражает близость друг к другу результатов измерений, выполняемых в различных условиях (в различное время, в различных местах, разными методами и средствами).
Погрешность измерения – отклонение результата измерения от истинного (действительного) значения измеряемой величины. Погрешность измерений представляет собой сумму ряда составляющих, каждая из которых имеет свою причину. Можно выделить слудующие группы причин возникновения погрешностей:
· неверная настройка средства измерений или смещение уровня настройки во время эксплуатации;
· неверная установка объекта измерения на измерительную позицию;
· ошибки в процессе получения, преобразования и выдачи информации в измерительной цепи средства измерений;
· внешние воздействия на средство и объект измерений (изменение температуры и давления, влияние электрического и магнитного полей, вибрация и т.п.);
· свойства измеряемого объекта;
· квалификация и состояние оператора.
Анализируя причины возникновения погрешностей, необходимо в первую очередь выявить те из них, которые оказывают существенное влияние на результат измерения. Анализ должен проводится в определенной последовательности.
Классы точности средств измерений
Класс точности — это обобщенная характеристика средств измерений, определяемая пределами допускаемых основных и дополнительных погрешностей, а также рядом других свойств, влияющих на точность осуществляемых с их помощью измерений.
Классы точности регламентируются стандартами на отдельные виды средств измерений с использованием метрологических характеристик и способов их нормирования, изложенных в предыдущей главе.
Стандарт не распространяется на средства измерений, для которых предусматриваются раздельные нормы на систематическую и случайные составляющие, а также на средства измерений, для которых нормированы номинальные функции влияния, а измерения проводятся без введения поправок на влияющие величины. Классы точности не устанавливаются и на средства измерений, для которых существенное значение имеет динамическая погрешность.
Пределы допускаемой абсолютной основной погрешности могут задаваться либо в виде одночленной формулы
либо в виде двухчленной формулы
где А их выражаются одновременно либо в единицах измеряемой величины, либо в делениях шкалы измерительного прибора.
Более предпочтительным является задание пределов допускаемых погрешностей в форме приведенной или относительной погрешности.
Пределы допускаемой приведенной основной погрешности нормируются в виде одночленной формулы
где число р = 1 • 10я, 1,5 • 10я, 2 • 10я, 2,5 • 10я, 4 • 10я, 5 • 10я, 6 • 10я
(л =1,0, -1,-2,...)•
Пределы допускаемой относительной основной погрешности могут нормироваться либо одночленной формулой
либо двухчленной формулой
где Хк — конечное значение диапазона измерений или диапазона значений воспроизводимой многозначной мерой величины, а постоянные числа q, с и d выбираются из того же ряда, что и число р.
В обоснованных случаях пределы допускаемой абсолютной или относительной погрешности можно нормировать по более сложным формулам или даже в форме графиков или таблиц.
Средствам измерений, пределы допускаемой основной погрешности которых задаются относительной погрешностью по одночленной формуле (1.24), присваивают классы точности, выбираемые из ряда чисел р и равные соответствующим пределам в процентах. Так, для средства измерений с 5 = 0,002 класс точности обозначается 0,2.
Если пределы допускаемой основной относительной погрешности выражаются двухчленной формулой, то класс точности обозначается как c/d, где числа с и d выбираются из того же ряда, что и р, но записываются в процентах. Так, измерительный прибор класса точности 0,02/0,01 характеризуется пределами допускаемой основной относительной погрешности, %: 
Классы точности обозначаются римскими цифрами или буквами латинского алфавита для средств измерений, пределы допускаемой погрешности которых задаются в форме графиков, таблиц или сложных функций входной, измеряемой или воспроизводимой величины. К буквам при этом допускается присоединять индексы в виде арабской цифры.
Чем меньше пределы допускаемой погрешности, тем ближе к началу алфавита должна быть буква и тем меньше цифра. Недостатком такого обозначения класса точности является его чисто условный характер.
В заключение данного раздела следует отметить, что никакое нормирование погрешностей средств измерений само по себе не может обеспечить единства измерений.
Для достижения единства измерений необходима регламентация самих методик проведения измерений.