Класс точности а

Классы точности средств измерений

Характеристики, введенные ГОСТ 8.009-84, наиболее полно описывают метрологические свойства СИ. Однако в настоящее время в эксплуатации находится достаточно большое число СИ, метрологические характеристики которых нормированы несколько по-другому, а именно на основе классов точности. Класс точности — это обобщенная характеристика СИ, выражаемая пределами допускаемых значений его основной и дополнительной погрешностей, а также другими характеристиками, влияющими на точность. Класс точности не является непосредственной оценкой точности измерений, выполняемых этим СИ, поскольку погрешность зависит еще от ряда факторов: метода измерений, условий измерений и т.д. Класс точности лишь позволяет судить о том, в каких пределах находится погрешность СИ данного типа. Общие положения деления средств измерений по классу точности устанавливает ГОСТ 8.401-80.

Предел допускаемой основной погрешности

Пределы допускаемой основной погрешности Δси, определяемые классом точности — это интервал, в котором находится значение основной погрешности СИ. Если СИ имеет незначительную случайную составляющую, то определение Δси относится к нахождению систематической погрешности и случайной погрешности, обусловленной гистерезисом, и является достаточно строгим. При этом предел Δси= Δ0SР+0,5Нop.

Если СИ имеет существенную случайную погрешность, то для него определение предела допускаемой основной погрешности является нечетким. Его следует понимать как интервал, в котором находится значение основной погрешности с неизвестной вероятностью, близкой к единице: ΔСИ=±(Δоsр+Кσ+0,5Н0Р), где К — коэффициент, зависящий от доверительной вероятности Р.

Предел допускаемой дополнительной погрешности

Предел допускаемой дополнительной погрешности, вызванной изменением Δξ, влияющей величины ξ, может быть найден с использованием функции влияния ψ(ξ):

ΔДСИ=± Δξmax. В частности, если ψ(ξ)=Aξ) то ΔДСИ=±AΔξ.

Классы точности СИ

Классы точности СИ устанавливаются в стандартах или технических условиях. Средство измерений может иметь два и более класса точности. Например, при наличии у него двух или более диапазонов измерений одной и той же физической величины ему можно присваивать два или более класса точности. Приборы, предназначенные для измерения нескольких физических величин, также могут иметь различные классы точности для каждой измеряемой величины.

Пределы допускаемых основной и дополнительной погрешностей выражают в форме приведенных, относительных или абсолютных погрешностей. Выбор формы представления зависит от характера изменения погрешностей в пределах диапазона измерений, а также от условий применения и назначения СИ.

Пределы допускаемой абсолютной основной погрешности устанавливаются по одной из формул: Δ=±а или Δ=±(а+bx) , где х — значение измеряемой величины или число делений, отсчитанное по шкале; a, b — положительные числа, не зависящие от х. Первая формула описывает чисто аддитивную погрешность (рис. 7.18,а), а вторая – сумму аддитивной и мультипликативной погрешностей (рис.7.18,в). В технической документации классы точности, установленные в виде абсолютных погрешностей, обозначают, например, «Класс точности М», а на приборе — буквой «М». Для обозначения используются прописные буквы латинского алфавита или римские цифры, причем меньшие пределы погрешностей должны соответствовать буквам, находящимся ближе к началу алфавита, или меньшим цифрам.

Рис. 7.18 Аддитивная (а), мультипликативная (б) и суммарная (в) погрешности в абсолютной и относительной формах

Пределы допускаемой приведенной основной погрешности определяются по формуле γ=A/xN=±р , где xN — нормирующее значение, выраженное в тех же единицах, что и Δ; р- отвлеченное положительное число, выбираемое из ряда значений: (1; 1,5; 2; 2,5; 4; 5; 6)x10n; n=1; 0; -1; -2;…

Нормирующее значение xN устанавливается равным большему из пределов измерений (или модулей) для СИ с равномерной, практически равномерной или степенной шкалами и для измерительных преобразователей, если нулевое значение выходного сигнала находится на краю или вне диапазона измерений.

Для СИ, шкала которых имеет условный нуль, xN равно модулю разности пределов измерений. Например, для вольтметра термоэлектрического термометра с пределами измерений 100 и 600°С нормирующее значение равно 500°С. Для СИ с заданным номинальным значением xN устанавливают равным этому значению.

В стандартах или технических условиях на СИ указывается минимальное значение х0, начиная с которого применим принятый способ выражения пределов допускаемой относительной погрешности. Отношение хк/х0 называется динамическим диапазоном измерения.

Предел допускаемой дополнительной погрешности Δдси может указываться в виде:

  • постоянного значения для всей рабочей области влияющей величины или постоянных значений по интервалам рабочей области влияющей величины;
  • отношения предела допускаемой дополнительной погрешности, соответствующего регламентированному интервалу влияющей величины, к этому интервалу;
  • зависимости предела Δдси от влияющей величины (предельной функции влияния);
  • функциональной зависимости пределов допускаемых отклонений от номинальной функции влияния.

3.3. Классы точности средств измерений

В повседневной практике при эксплуатации средств измерений принято нормирование метрологических характеристик на основе классов точности средств измерений.

Под классом точностипонимается обобщенная характеристика данного типа средств измерений, как правило, отражающая уровень их точности, выражаемая пределами допускаемых основных и дополнительных погрешностей, а также другими характеристиками, влияющими на точность.

Класс точности характеризует, в каких пределах находится погрешность данного типа средств измерений, но не является непосредственным показателем точности измерений, выполненных с помощью этих средств. Классы точности устанавливаются стандартами, содержащими технические требования к средствам измерений, подразделяемым по точности.

Средства измерений должны удовлетворять требованиям, предъявляемым к метрологическим характеристикам, установленным для присвоенного им класса точности, как при выпуске их из производства, так и в процес­се эксплуатации.

Метрологические характеристики, определяемые классами точности, нормируют следующим образом.Пределы допускаемых основной и дополнительной погрешностей выражают:

— в форме приведенных, относительных или абсолютных погрешностей;

— в зависимости от характера измерения погрешностей в пределах диапазона измерений;

— в зависимости от условий применения и назначения средств измерений конкретного вида.

Пределы всех основных и дополнительных допускаемых погрешностей выражаются не более чем двумя значащими цифрами, при этом погрешность округления при вычислении пределов не должна превышать 5% .

В зависимости от формы выражения погрешности классы точности могут выражаться заглавными буквами латинского алфавита (например, М,С) или римскими цифрами (I, II, III и т.д.) с добавлением условных знаков, смысл которых раскрывается в нормативно-технической документации. При этом меньшие пределы погрешности должны соответствовать буквам, находящимся ближе к началу алфавита, или меньшим цифрам. Если же класс точности обозначается арабскими цифрами с добавлением какого-либо условного знака, то эти цифры непосредственно устанавливают оценку снизу точности показаний средств измерений.

Примеры обозначения классов точности в документации и на средстве измерений приведены в табл. 3.3.1.

Таблица 3.3.1

3.4. Расчет погрешности измерительной системы

Измерительная система предназначена для восприятия, переработки и хранения измерительной информации в общем случае разнородных физических величин по различным измерительным каналам (ИК). Поэтому расчет погрешности измерительной системы сводится к оценке погрешностей ее отдельных ИК.

Результирующая относительная погрешность ИК составит

,

где х — текущее значение измеряемой величины; — предел данного диапазона измерения канала, при котором относительная погрешность минимальна; — относительные погрешности, вычисленные соответственно в начале и конце диапазона.

Поскольку ИК есть цепь различных воспринимающих, преобразовательных и регистрирующих звеньев, то для определения , (х) необходимо, прежде всего, оценить СКО погрешностей этих m звеньев . Тогда результирующая СКО погрешности ИК будет

,

где — дополнительные погрешности отn влияющих факторов; ;— границы допускаемой основной погрешности;— квантильный коэффициент, определяемый законом распределения и доверительной вероятностью нахождения погрешности в заданном интервале.

Пример 3.2. Определить погрешность канала измерения мощности, структурная схема которого приведена на рис. 3.10. Здесь ТТ и ТН — соответственно трансформаторы тока и напряжения; — преобразователи соответственно мощности и тока; К — коммутатор; АЦП — аналого-цифровой преобразователь. Исходные данные: относительная погрешностьТТ, приведенная к началу диапазона измерения, составляет , а к концу —; относительная погрешность ТН; СКО погрешность преобразования мощности состоит из пяти составляю­щих: основной погрешности (1%); погрешности от пульсации (0,2%); дополнительной погрешности от измененияcos φ (0,15%); погрешности от колебания напряжения питания (0,1%) и от колебаний температуры окружающей среды (0,6%); cos φ= 0,85; и от изменения температуры окружающей среды; погрешность коммутатора на 128 каналов состоит из трех составляющих: погрешности падения напряжения открытого ключа (0,4%), от утечки тока в каждом из 127 закрытых ключом каналов (0,13%) и пульсации несущей частоты (0,06%);,

Рис. 3.10 Канал для измерения мощности

Решение. 1. Учитывая, что закон распределения погрешности неизвестен, примем его равномерным (k=1,73), и по формуле (3.11) находим и.

  1. Для трансформатора напряжения . Принимая предыдущие условия,.

  2. Для преобразователя мощности .

Тогда .

Здесь не учтена погрешность от колебаний окружающей температуры, так как эта погрешность жестко коррелирована (ρ=1) с погрешностью преобразователядля которого она составляет. В этом случае СКО погрешностей складываются алгебраическии учитываются уже в суммарной погрешности этих преобразователей.

Поскольку не имеет других погрешностей, тообщая погрешность преобразователей составит

4. Для коммутатора, приняв условия п. 1,

При этом .

5. Относительные погрешности АЦП заданы. Полагая закон их распределения равномерным, получим

6. Окончательно СКО ИК для конца диапазона составит

,

а для начала

7. Приняв квантильный коэффициент k=1,95 для доверительной вероятности Р=0,95, окончательно для начала и конца диапазона измерений ИК получим

Тогда с учетом округлений по ряду (3.4)

Это расчетное значение погрешности следует умножить на коэффициент запаса, учитывающий старение элементов ИК. Обычно для рассмотренных звеньев ИК скорость старения не превышает 0,1% в год.

Основные характеристики устройств

Кроме показателей погрешности, счетчики электроэнергии имеют и другие параметры. Все они влияют на покупку и являются очень важными для установки в определенном месте.

Фазность электросети

В зависимости от количества фаз выпускают счетчики однофазные и трехфазные. Первые применяются в обычных домах, квартирах, гаражах, дачных домиках и других постройках, в которых нагрузка не превышает среднестатистическую. Такие приборы работают на напряжении в 0,22 вольта, в то время как трехфазным требуется 0,4. Три фазы обычно используют в случае обилия в здании электротехники, в этом случае потребление электроэнергии будет гораздо выше, и напряжение в сети требуется больше.

Трехфазный счетчик можно подключить на однофазную сеть, однако этот выбор будет не обоснован — цена такого устройства значительно выше, а потребность в нем отсутствует. Наоборот же установку не производят, так как произвести замеры расхода электричества в трехфазной сети счетчиком, рассчитанным на одну фазу, не получится.

Максимальная нагрузка

На корпусе каждого вида устройства обозначается максимально возможный ток. Стандартным уровнем нагрузки в типичных домашних условиях является 60 А — именно такие модели используются в частных помещениях. При повышенной нагрузке, например, при подключении мощных электроприборов и отопительных электросистем, требуется установка счетчика с допустимой максимальной нагрузкой не менее 100 А.

Многотарифность прибора

Еще один параметр, по которому можно осуществить выбор и покупку учетного устройства — это тарифность счетчика. В некоторых случаях поставщики электричества устанавливают несколько тарифов, например, дневной и ночной. При использовании счетчика, в котором предусмотрена двухтарифность, можно вести отдельный подсчет по каждому тарифу, что очень удобно при оплате услуги поставки электричества.

Кроме того, при покупке устройства следует обратить внимание на способ его крепления, чтобы легко заменить устаревший счетчик и поместить на его место новый.

Особенности выбора

Учитывая множество вариантов, представленных на рынке, выбирать устройство следует, учитывая все его характеристики. В первую очередь следует обратить внимание на конструкцию электросчетчика. Основные типы этих приборов — индукционный и электронный. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки.

Индукционное устройство отличается по способу работы, который заключается в воздействии магнитного поля на диск, вращающийся пропорционально расходуемому количеству электричества. Это происходит благодаря прохождению тока по проводке на специальных индукционных катушках. К положительным качествам таких счетчиков можно отнести невысокую цену и относительную надежность — все старые модели были сделаны по этому принципу, а у многих пользователей они до сих пор работают без поломок. Правда, минусов у него гораздо больше:

  • Низкий класс точности — 2,5 или 2, максимальное значение — 1, что обеспечивает возможность установки только в частных помещениях.
  • Функциональность также невысокая.
  • Защита от воровства электричества тоже отсутствует, поэтому любой разбирающийся электрик может запросто «отматывать» киловатты в свою пользу.

У электронного счетчика подобных проблем нет. Это современный прибор с множеством различных удобных функций и высокими качественными характеристиками.

  • Высокий класс точности — до 0,2. Благодаря этому такие приборы пользуются успехом в лабораторных установках.
  • Сравнительная долговечность в отличие от механического устройства.
  • Наличие многотарифных моделей, позволяющих экономить.
  • Электронные счетчики чаще проверяются поставщиком электроэнергии.
  • В прибор встроен элемент внутренней памяти, способный сохранять данные до 90 дней.

При всех этих преимуществах стоит отметить, что такие электросчетчики стоят в 2,5−3 раза дороже механических, к тому же не подлежат ремонту при выходе из строя и очень чувствительны к перепадам тока и напряжения. Последний нюанс можно сгладить установкой специальных стабилизаторов сети, которые, однако, тоже стоят недешево.

Кроме электронных и механических, выпускают модели с комбинированным типом работы. В этом случае электронная составляющая позволяет регистрировать показатели с высокой точностью, а затем выводить их привычным электромеханическим путем.

Стоимость некоторых моделей

Наиболее популярные устройства отличаются или хорошими техническими характеристиками, или доступными бюджетными расценками, но чаще всего происходит сочетание этих двух качеств. Например, прибор Тайпит НЕВА 101 1S0 151499 имеет современный электронный принцип действия, класс точности счетчика 1. Выпускается только для однофазной сети. Средняя стоимость колеблется в пределах 1100−1200 рублей.

Еще одной интересной моделью является трехфазный Инкотекс Меркурий 230 АМ-02 53469. Качество этого устройства довольно высокое, что не могло не отразиться на его цене — приобрести такой счетчик можно не менее чем за 3400 рублей. Относится к 1 классу и способен учитывать только один тариф.

Энергомера СЕ 102 М R5 145 J 253295 является средней моделью в ценовом диапазоне — его можно купить за 2300 рублей. Это однофазный электронный счетчик с 1 классом точности. Обладает хорошим качеством, надежностью и долговечностью.

Скат 105Э/1−5 (60) ТОИ4 1ф 5−60А имеет двухтарифную систему учета — кнопки для переключения между тарифами находятся на лицевой стороне изделия. Но этот вариант доступен для использования только в однофазной сети, для трехфазной придется подыскать другую модель. Цена счетчика Скат составляет всего 1900 рублей.

Представитель механических счетчиков со вторым классом точности — ПСК Люберцы СО-51 ПК. Цена его ощутимо ниже электронных аналогов — всего 850 рублей. Такое устройство можно устанавливать в частных домах и квартирах, имеющих однофазную сеть.

Краткие рекомендации

При замене старого электросчетчика необходимо обязательно обратить внимание на требования поставщика электроэнергии к техническим характеристикам нового устройства. Кроме того, установка должна происходить в присутствии его представителя, который поставит пломбу и зарегистрирует замену. Самостоятельная установка категорически не рекомендуется — все работы подобного характера должен производить профессиональный электрик.

При выборе электронных моделей следует подобрать подходящий стабилизатор напряжения сети во избежание поломок из-за скачков напряжения. Перепады негативно отражаются не только на счетчиках этого типа действия, но и на всех бытовых приборах, поэтому стабилизатор в любом случае будет полезен для продления срока службы всех устройств, подключенных к сети.

Следует подбирать счетчик с классом точности не меньше требуемого — чем он выше, тем меньше погрешность измерений.

За месяц до предполагаемой замены устройства требуется в обязательном порядке уведомить поставщика электричества о запланированных действиях.

Правила эксплуатации учетных приборов включают в себя следующие требования:

  • ни в коем случае нельзя срывать пломбу — это грозит штрафом;
  • нельзя допускать попадания воды на любые детали электроприбора;
  • а также недопустимо самостоятельно вскрывать устройство и повреждать внешнее стекло или дисплей.

Любые повреждения свидетельствуют об обязательной замене счетчика.

При покупке нового устройства необходимо обращать внимание на производителя, потому как сомнительный изготовитель мог не проходить метрологическую аттестацию, а следовательно, его продукция может отсутствовать в ЕРИС — едином реестре измерительных средств. Счетчик обязательно должен комплектоваться паспортом, в котором стоит штамп производителя и печать государственного поверителя.

Стоит воздерживаться от покупки подержанных счетчиков прежде всего потому, что у покупателя нет возможности квалифицированной проверки качества работы прибора.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *