Класс точности

Класс точности — это обобщённая метрологическая характеристика средства измерений, определяемая пределами допускаемых основных и дополнительных погрешностей, а также другими свойствами, влияющими на точность. Класс точности позволяет стандартизировать требования к точности измерительных приборов и обеспечивает их взаимозаменяемость, а также сопоставимость результатов измерений, выполненных разными приборами одного класса. Данное понятие регламентируется государственными стандартами (ГОСТ) и международными рекомендациями, в частности, документами Международной электротехнической комиссии (МЭК) и Международной организации по законодательной метрологии (МОЗМ).

История возникновения

Потребность в унификации точности измерительных приборов возникла в XIX веке с развитием промышленности и науки. Первоначально точность указывалась в виде абсолютной или относительной погрешности без какой-либо систематизации. В 1920-х — 1930-х годах в СССР были введены первые нормативные документы, устанавливающие классы точности для электроизмерительных приборов. В 1950-х годах, с развитием метрологии как науки, была разработана единая система классов точности, которая впоследствии была гармонизирована с международными стандартами. В 1970-х годах принят ГОСТ 8.401-80 «ГСИ. Классы точности средств измерений», который действует с изменениями и в настоящее время. Этот стандарт установил общие правила нормирования и обозначения классов точности для различных типов средств измерений.

Классификация и обозначение

Класс точности обозначается числом или комбинацией чисел и букв, которые указывают на пределы допускаемой погрешности. В зависимости от способа нормирования погрешности различают несколько основных типов обозначения классов точности.

По способу нормирования погрешности

1. Классы точности, выраженные через приведённую погрешность. Обозначаются одним числом (например, 0,5; 1,0; 2,5). Число соответствует пределу допускаемой приведённой погрешности в процентах от нормирующего значения (например, от диапазона измерений, от длины шкалы). Этот способ наиболее распространён для аналоговых стрелочных приборов.
2. Классы точности, выраженные через относительную погрешность. Обозначаются числом, помещённым в кружок (например, 0,5). Число соответствует пределу допускаемой относительной погрешности в процентах от измеряемого значения. Используется для приборов, у которых погрешность прямо пропорциональна результату измерения (например, для мостов переменного тока, некоторых счётчиков электроэнергии).
3. Классы точности, выраженные через абсолютную погрешность. Обозначаются буквами латинского алфавита (например, A, B, C) или римскими цифрами. В этом случае нормируются пределы абсолютной погрешности, которые могут быть выражены в единицах измеряемой величины или в делениях шкалы. Этот способ характерен для некоторых типов мер (например, концевых мер длины, гирь).
4. Классы точности, выраженные через мультипликативную и аддитивную составляющие погрешности. Для цифровых измерительных приборов и некоторых прецизионных аналоговых приборов класс точности может задаваться в виде формулы, например, δ = ±[c + d·(|Xk/X| - 1)], где c и d — постоянные, Xk — конечное значение диапазона, X — измеряемое значение. В этом случае класс точности обозначается двумя числами, разделёнными косой чертой (например, 0,02/0,01).

Примеры обозначения

• 0,5 — класс точности 0,5 (приведённая погрешность 0,5%).
• 0,5 — класс точности 0,5 (относительная погрешность 0,5%).
• Кл. 1,0 — класс точности 1,0.
• 0,02/0,01 — класс точности, определяемый по формуле для цифрового прибора.
• А — класс точности для меры (например, гири).

Ряд классов точности

Стандартом установлены предпочтительные ряды чисел для классов точности. Наиболее распространённый ряд включает значения: 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0; 5,0; 6,0. Для особо точных приборов могут использоваться значения 0,001; 0,002; 0,005; 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0. Чем меньше число, тем выше точность прибора.

Применение в различных областях

Электроизмерительные приборы

Для аналоговых вольтметров, амперметров, ваттметров, омметров класс точности обычно указывается на лицевой панели в виде числа (например, 0,5; 1,0; 2,5). Класс точности определяет основную погрешность прибора при нормальных условиях (температура 20°C, нормальное положение, отсутствие внешних полей). Для лабораторных измерений применяются приборы классов 0,1; 0,2; 0,5. Для технических (щитовых) измерений — классы 1,0; 1,5; 2,5.

Средства измерения геометрических величин

• Штангенциркули: классы точности 1 и 2 (по ГОСТ 166-89). Класс 1 имеет погрешность до 0,05 мм, класс 2 — до 0,1 мм.
• Микрометры: классы точности 1 и 2 (по ГОСТ 6507-90). Класс 1 — более точный.
• Концевые меры длины: классы точности 00, 0, 1, 2, 3 (по ГОСТ 9038-90). Класс 00 — наивысший, используется для эталонов.

Весоизмерительное оборудование

Класс точности весов определяется по ГОСТ OIML R 76-1-2011. Различают четыре класса:

• Специальный (I) — для лабораторных и аналитических весов.
• Высокий (II) — для лабораторных и торговых весов высокой точности.
• Средний (III) — для торговых, промышленных и бытовых весов.
• Обычный (III) — для технических и грузовых весов.

Манометры

Классы точности манометров по ГОСТ 2405-88: 0,4; 0,6; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0. Для образцовых манометров (используемых для поверки) — классы 0,15; 0,25; 0,4. Для технических манометров — классы 1,5; 2,5; 4,0.

Значение и критика

Класс точности является важнейшим элементом обеспечения единства измерений. Он позволяет:

• Выбрать прибор с необходимой точностью для конкретной задачи.
• Оценить погрешность результата измерения.
• Осуществлять поверку и калибровку средств измерений.
• Обеспечить взаимозаменяемость приборов разных производителей.

Однако класс точности не является исчерпывающей характеристикой. Он не учитывает:

• Дополнительные погрешности, возникающие при отклонении условий эксплуатации от нормальных (температура, влажность, вибрация, частота).
• Динамические погрешности, возникающие при измерении быстро меняющихся величин.
• Субъективные погрешности оператора (например, при считывании показаний со стрелочного прибора).
• Старение и износ прибора, которые могут привести к выходу погрешности за установленные пределы.

Поэтому при ответственных измерениях необходимо учитывать не только класс точности, но и все факторы, влияющие на результат, а также своевременно проводить поверку прибора.

Интересные факты

• В СССР и России класс точности часто указывался на шкале прибора в виде числа, обведённого кружком (для приборов с равномерной шкалой) или без кружка (для приборов с неравномерной шкалой).
• Для цифровых мультиметров класс точности часто выражается в виде «±(0,5% + 3 ед. младшего разряда)», что означает погрешность, складывающуюся из относительной (0,5%) и абсолютной (3 единицы младшего разряда) составляющих.
• Существуют так называемые «эталонные» приборы, класс точности которых на порядок выше, чем у рабочих приборов. Например, для поверки вольтметра класса 0,5 используется эталонный вольтметр класса 0,1 или 0,05.

Источники

1. ГОСТ 8.401-80 «ГСИ. Классы точности средств измерений. Общие требования».
2. ГОСТ 166-89 «Штангенциркули. Технические условия».
3. ГОСТ 6507-90 «Микрометры. Технические условия».
4. ГОСТ 9038-90 «Меры длины концевые плоскопараллельные. Технические условия».
5. ГОСТ 2405-88 «Манометры, вакуумметры, мановакуумметры, напоромеры, тягомеры и тягонапоромеры. Общие технические условия».
6. ГОСТ OIML R 76-1-2011 «Весы неавтоматического действия. Часть 1. Метрологические и технические требования. Испытания».
7. РМГ 29-2013 «ГСИ. Метрология. Основные термины и определения».