Классы точности средств измерений

В большинстве производственных отраслей, в том числе в строительстве, используют рабочие средства измерений, метрологические характеристики которых нормированы на основе классов точности. Класс точности – обобщенная характеристика средств измерений определенного типа, позволяющая судить о том, в каком диапазоне находится суммарная погрешность измерений. Общие требования при делении средств измерений на классы точности приведены в ГОСТ 8.401 – 80 «Классы точности средств измерений. Общие требования.»

Обозначение классов точности наносятся на циферблаты, щитки и корпуса средств измерений. Обозначения могут иметь форму заглавных букв латинского алфавита и римских цифр с добавлением условных знаков. Если же класс точности обозначается арабскими цифрами с добавлением какого-либо знака, то эти цифры непосредственно оценивают погрешность измерения.

1. Пределы допускаемой абсолютной основной погрешности устанавливают по формуле

(1)

или

, (2)

где Δ - пределы допускаемой абсолютной основной погрешности, выраженной в единицах измеряемой величины на входе (выходе) или условно в делениях шкалы;

х - значение измеряемой величины на входе (выходе) средств измерений или число делений, отсчитанных по шкале;

a, b - положительные числа, не зависящие от х.

В обоснованных случаях пределы допускаемой абсолютной погрешности устанавливают по более сложной формуле или в виде графика либо таблицы.

 

2. Пределы допускаемой приведенной основной погрешности следует устанавливать по формуле

, (3)

где γ - пределы допускаемой приведенной основной погрешности, %;

Δ - пределы допускаемой абсолютной основной погрешности, устанавливаемые по формуле (1);

X _N - нормирующее значение, выраженное в тех же единицах, что и Δ;

р - отвлеченное положительное число, выбираемое из ряда 1·10 ⁿ ; 1,5·10 ⁿ ; (1,6·10 ⁿ ); 2·10 ⁿ ; 2,5·10 ⁿ ; (3·10 ⁿ ); 4·10 ⁿ ; 5·10 ⁿ ; 6·10 ⁿ ; (n =1, 0, -1, -2, и т. д.).

Значения, указанные в скобках, не устанавливают для вновь разрабатываемых средств измерений.

При одном и том же показателе степени n допускается устанавливать не более пяти различных пределов допускаемой основной погрешности для средств измерений конкретного вида.

 

3. Пределы допускаемой относительной основной погрешности устанавливают по формуле

, (4)

если Δ установлено по формуле (1), или по формуле

, (5)

где δ - пределы допускаемой относительной основной погрешности, %;

Δ, x - см. п. 1;

q - отвлеченное положительное число, выбираемое из ряда, приведенного в п. 2;

Х _K - больший (по модулю) из пределов измерений;

с, d - положительные числа, выбираемые из ряда, приведенного в п. 2.

;

a, b - см. п. 1.

Правила построения и примеры обозначения классов точности в документации и на средствах измерений приведены в таблице.

Таблица

Форма выражения погрешности	Пределы допускаемой основной погрешности	Пределы допускаемой основной погрешности, %	Обозначение класса точности
в документации	на средстве измерений
Приведенная	По формуле (3)	γ = ± 1,5	Класс точности 1,5	1,5
γ = ± 0,5	Класс точности 0,5
Относительная	По формуле (4)	δ = ± 0,5	Класс точности 0,5
По формуле (5)		Класс точности 0,02/0,01	0,02/0,01
Абсолютная	По формуле (1) или (2)		Класс точности М	М
Относительная			Класс точности С	С

Пример

Определить в каком интервале находится измеренное значение, если при выполнении измерения прибором, имеющим на щитке обозначение , и полученный результат равен 200.

 

Решение

Определяем абсолютную погрешность измерения

= 0,005·200 = ±1

И измеряемое значение будет находиться в интервале 200±1

Задание

 

Практическое занятие №7

ВЫБОР СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ.

 

 

Расчет погрешности при выборе методов и средств измерения выполняют в соответствии с требованиями ГОСТ 26433.0-85.

Методы и средства измерений принимаем в соответствии с характером объекта и изме­ряемых параметров из условия.

(1)

где - расчетная суммарная погрешность принимаемого метода и средства измерения;

- предельная погрешность измерения.

 

Вычисляем расчетную погрешность измерения по одной из формул:

(2)

или

(3)

где - случайные составляющие погрешности;

- систематические составляющие погрешности;

- средние квадратические случайные составляющие погрешности;

- средние квадратические систематические составляющие погрешности;

- число случайных составляющих погрешностей;

- число систематических составляющих погрешностей;

- коэффициенты, учитывающие характер зависимости между суммарной и каждой из составляющих погрешностей измерения.

При расчете по указанным формулам принимаем, что составляющие погрешности неза­висимы между собой или слабо коррелированны.

 

Предельную погрешность определяем из условия

(4)

где - допуск измеряемого геометрического параметра, установленный нормативно-техниче­ской документацией на объект измерения;

К - коэффициент, зависящий от цели измерений и характера объекта.

Для измерений, выполняемых в процессе и при контроле точности изготовления и уста­новки элементов, а также при контроле точности разбивочных работ принимаем К = 0,2.

Для измерений, выполняемых в процессе производства разбивочных работ, К = 0,4.

Действительная погрешность выполненных измерений не должна превышать ее предель­ного значения.

Для случаев, когда процесс измерения состоит из большого числа отдельных операций, на основе принципа равных влияний определяем среднее значение составляющих погрешно­стей по формуле

(5)

где - число случайных составляющих погрешностей;

- число систематических составляющих погрешностей.

Выделяем те составляющие погрешности, которые легко могут быть уменьшены, увели­чивая соответственно значения тех составляющих погрешностей, которые трудно обеспечить имеющимися методами и средствами.

Проверяем соблюдение условия (1) и в случае несоблюдения этого условия назначают более точные средства или принимают другой метод измерения.

 

Пример

Выбрать средство измерения для контроля длины изделия,

L = 3600 ± 2,0 мм ( = 4 мм, ГОСТ 21779-82).

 

Решение

1. Определяем предельную погрешность измерения

мм

= 0,2·4,0 = 0,8 мм

2. Для выполнения измерений применяем, например, 10-метровую металлическую рулетку 3-го класса точности ЗПК3-10АУТ/10 ГОСТ 7502-80.

3. В суммарную погрешность измерения длины изделия рулеткой входят составляющие погрешности: - поверки рулетки; - от погрешности измерения температуры окружаю­щей среды; - от колебания силы натяжения рулетки; - снятия отсчетов по шкале рулетки на левом и правом краях изделия.

Определяем значения этих погрешностей.

3.1. Погрешность поверки рулетки в соответствии с ГОСТ 8.301-78 принимаем равной 0,2 мм.

3.2. Погрешность от изменения температуры окружающей среды термометром с це­ной деления 1 °С (погрешность измерения равна 0,5 °С) составляет

мм.

= 3600·12,5·10^-6·0,5» 0,22 мм.

3.3. Погрешность от колебания силы натяжения рулетки составляет

мм,

= 0,09» 0,1 мм,

 

где = 10Н - погрешность натяжения рулетки вручную;

F = 2 мм² - площадь поперечного сечения рулетки;

E = 2·10⁵Н/мм - модуль упругости материала рулетки.

3.4. Экспериментально установлено, что погрешность снятия отсчета по шкале рулетки не превышает 0,3 мм, при этом погрешность снятия отсчетов на левом и правом краях изде­лия составит

мм.

»0,4 мм.

4. Определяем расчетную суммарную погрешность измерения по формуле (2), учитывая, что - систематическая погрешность, а , и - случайные:

мм.

5. Данные метод и средство измерения могут быть приняты для выполнения измерений, так как расчетная суммарная погрешность измерения = 0,5 мм меньше предельной = 0,8 мм, что соответствует требованию.

 

Задание

 

По выше описанному алгоритму произвести выбор средства измерения с учетом погрешности, используя данные в таблице №6

 

Таблица № 6

 

 

Практическое занятие №8