Оценка точности измерительных приборов непосредственной оценки

Оценивать точность измерительного прибора, работающего по методу непосредственной оценки, абсолютной или относительной погрешностью измерения не представляется возможным. Предположим, например, что вследствие трения оси в опорах амперметра на 100 А со шкалой в 100 делений возникает погрешность на одно деление, т. е. на 1 А. Так как погрешность от трения относится к случайным погрешностям и ее величина и знак не зависят от отклонения подвижной части, то при измерении этим прибором тока, равного 90 А, относительная погрешность измерения составит, %,

Если этим прибором измеряется ток, равный 20 А, то относительная погрешность, %,

Таким образом, относительная погрешность измерения для данного прибора может иметь разное значение в зависимости от отклонения подвижной части. В связи с этим точность прибора оценивают так называемой приведенной погрешностью г_п, под которой понимают отношение абсолютной погрешности прибора ∆Х к пределу измерения прибора Х_п:

г_п = ∆Х/ Х_п

В рассмотренном примере приведенная погрешность прибора на 100 А составит, %,

100=1

Отсюда необходимо сделать важный вывод о том, что любой прибор непосредственной оценки должен использоваться лишь при отсчете показаний в последней трети (лучше четверти) шкалы.

Итак, в случае работы в начале шкалы даже у лучшего прибора относительная погрешность измерения может быть высокой.

С точки зрения оценки качества прибора в различных условиях его эксплуатации погрешности прибора делятся на две категории.

Основная погрешность, обусловленная несовершенством конструкции и изготовления прибора, определяется как приведенная погрешность, имеющая место при градуировке прибора, т. е. при так называемых нормальных условиях работы. Под нормальными условиями работы обычно понимают: температуру окружающей среды 20 °С (или ту температуру, которая указана на шкале прибора); частоту 50 Гц (или ту частоту, которая отмечена на шкале прибора); нормальное положение прибора, обозначенное определенным знаком на шкале; отсутствие внешних магнитных и электрических полей и т. д.

Погрешности, составляющие в сумме основную погрешность прибора, по своей природе являются случайными. К главной составляющей основной погрешности относится погрешность от трения.

В зависимости от допустимой основной (приведенной) погрешности приборы подразделяются на следующие классы: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0. Каждый класс прибора характеризуется наибольшей допустимой основной погрешностью, величина которой равна номеру класса. Класс прибора обозначается на шкале соответствующей цифрой в кружке.

Дополнительные погрешности, вызванные отступлением от нормальных условий, т. е. от условий, имевших место при градуировке приборов, также зависят от параметров, совершенства конструкции и выполнения приборов. Дополнительные погрешности по своей природе, как правило, являются систематическими. Так, допустимая дополнительная погрешность (приведенная) от колебания окружающей температуры на каждые 10 °С не должна превосходить по величине номера класса.

Влияние внешнего магнитного поля нормируется следующим образом: действие внешнего поля напряженностью 400 А/м (5 эрстед) не должно вызывать изменение показаний прибора, превышающее ±(0,5... 5,0) %, в зависимости от категории защищенности, т. е. от конструктивных мер защиты от влияния внешних полей.

Дополнительная погрешность от колебания частоты на ±10 % от 50 Гц или от частоты, указанной на шкале, не должна превышать величины, соответствующей номеру класса.