Класс точности инструмента

Ни одно средство измерения (СИ) не определяет требуемые величины с абсолютной точностью. При снятии показаний следует помнить, что всегда существует погрешность измерения.

Виды погрешностей

Когда говорят о погрешности, чаще всего имеют в виду:

• абсолютную погрешность, как разницу между фактическим и индицируемым значением – Δ = Q – X (выражается в единицах измеряемой величины);
• либо относительную погрешность, как отношение абсолютной погрешности к фактическому значению измеряемой величины – δ = Δ / Q = (X – Q) / Q (безразмерная величина).

В метрологии широко используется понятие приведенной погрешности γ = Δ/Xн, где Xн – нормирующая величина, за которую для СИ принимается диапазон измерения. Этот диапазон равен наибольшему значение шкалы, если нулевое значение расположено в начале шкалы. Если же ноль расположен внутри шкалы, либо шкала имеет градуировку от одного положительного значения до другого, то за нормирующее значение берется полный размах шкалы – от минимального значения до максимального.   

Если величина измеряется с помощью комплекса приборов, то для оценки общей погрешности надо каждую погрешность привести к единому виду, а далее вычислить среднеквадратичное значение по формуле  .  

Так, для схемы указанной на рисунке, общая погрешность составит =1,118. Это значение больше погрешности любого из приборов. Следовательно, включение дополнительных элементов всегда увеличивает общую погрешность.

Класс точности

Чтобы обозначить максимальную погрешность и довести ее до потребителя, для СИ вводится понятие класса точности. В общем случае (но не всегда!), это абстрактный индекс, по которому можно определить предельную неточность измерений. Максимальная погрешность определяется при разработке прибора и подтверждается при метрологических замерах. Класс точности зависит от точности изготовления СИ, применённых материалов, технических решений и т.п. Как правило, чем точнее прибор, тем он дороже. Для каждого типа приборов классы точности образуют стандартный ряд. 

  Это значение больше погрешности любого из приборов. Следовательно, включение дополнительных элементов всегда увеличивает общую погрешность.

Обозначение класса точности

Для приборов, имеющих стрелочную индикацию и шкалу, класс точности обозначается в виде цифры, характеризующей предельную погрешность, поэтому для данного класса измерительных средств чем больше цифра, тем менее точен прибор. В иных случаях класс точности может быть обозначен римской цифрой, латинской буквой или их комбинацией. Соответствие набора символов и характерной погрешности определяется ГОСТами и прочей технической документацией. 

Класс точности наносится на корпус или шкалу прибора, а также может быть указан в сопроводительной документации (паспорте). В некоторых случаях он определяется исполнением СИ (например, формой гирь). 

Для прибора, указанного на рисунке, погрешность в любой точке шкалы составит не более 1,5% от 1000 мкА, или не более 15 мкА. Следует понимать, что при токе 900 мкА по шкале фактическое значение может составлять от 885 до 915 мкА (или 1,6%), то при токе 20 мкА возможный диапазон реальных токов будет лежать в пределах 5..35 мкА, погрешность составляет 33%. Это означает, что точность существенно падает при приближении к нижнему значению шкалы.

Если у прибора несколько шкал, то класс точности указывается для каждой шкалы. Например, у мультиметра ТЛ-4 для шкалы токов и напряжений указан класс точности 2,5, для шкалы напряжений до 3 В – 4,0. Шкала же сопротивлений, имеющая существенную неравномерность, имеет класс 2,5.

Стрелочные приборы имеют цену единичного деления шкалы, коррелирующую с классом их точности. Если класс точности не нанесен, погрешность такого средства измерения можно считать равной половине самого мелкого деления. У приборов с цифровым отображением информации, погрешность не может быть ниже одной цифры крайнего правого разряда.

У измерительных инструментов класс точности обозначается цифровым индексом, который означает предельную погрешность в соответствии с технической документацией на СИ. Сведения о соответствии класса и погрешности для некоторых СИ приведены в таблице.

Поверка и ее необходимость

Если у средства измерения есть движущиеся части (резьбы, втулки), компоненты, параметры которых могут измениться со временем (пружины, образцовые электронные компоненты), то со временем погрешность может измениться в большую сторону. Например, у микрометра со временем может износиться (разболтаться) винт, у стрелочных приборов износиться втулки или ослабнуть возвратная пружина, у электронных приборов под действием температуры необратимо измениться сопротивления резисторов делителей. 

Для выяснения фактического значения погрешности и отнесения прибора к фактическому классу точности, время от времени надо проводить процедуру поверки. При ее проведении значения измеряемой величины, выдаваемые прибором, сравниваются со значениями образцовых средств измерения. Период поверки (межповерочный интервал, МПИ) указывается в паспорте на прибор. Кроме того, при выпуске средства с предприятия-изготовителя, проводится первичная поверка.

Итоги поверки

Итогом поверки может быть:

• подтверждение класса точности;
• присвоение более низкого класса точности;
• выбраковка прибора;
• перевод средства измерения в разряд индикаторов.

В последнем случае на прибор наносится маркировка в виде буквы «И», точность его показаний не нормируется. Если СИ успешно прошло поверку, сведения об этом вносятся в общедоступный реестр Федерального информационного фонда по Обеспечению Единства Измерений. 

И последнее. Класс точности определяет предельную погрешность средства измерения, но не гарантирует ее. Все зависит от условий проведения измерения – они должны соответствовать условиям, заданным изготовителем.