Как рассчитать погрешность весов
Дискретность, погрешность и класс точности лабораторных весов согласно ГОСТ
Основные характеристики весов — это пределы взвешивания, точность, дискретность и погрешность. С пределами взвешивания обычно никаких вопросов не возникает, но точность, дискретность и погрешность довольно часто между собой путают.
Про государственные стандарты для лабораторных весов
Требования к лабораторным весам ранее устанавливались в ГОСТе 24104-2001 «Весы лабораторные. Общие технические требования». Этот ГОСТ распространялся на весы, предназначенные для лабораторий различных предприятий и организаций. Срок его действия истек в 2010 году, и на данный момент на все весы (не только на лабораторные) действуют два стандарта:
В них описаны основные термины и определения, дана стандартизация классов и испытаний. По техническому содержанию они одинаковы, но первый стандарт учитывает особенности российского законодательства, а второй специально создавался под соответствие международным стандартам. Обычно лабораторные весы сертифицируются по ГОСТ OIML R 76-1-2011, чтобы производители имели возможность продавать их в других странах.
Пределы взвешивания
Самая понятная характеристика. У весов их два — наибольший (НПВ или Max) и наименьший (НмПВ). Наибольший предел взвешивания — это максимальное значение нагрузки, а наименьший — это значение нагрузки, ниже которого результат взвешивания может иметь чрезмерную относительную погрешность. К примеру, на весах AnD HR-100 AZG можно взвешивать навески от 0,01 до 102 граммов.
Наибольший предел взвешивания не надо путать с предельной нагрузкой (Lim). Если навеска тяжелее НПВ, то весы не смогут её правильно измерить, а если навеска больше предельной нагрузки, то они просто сломаются.
Дискретность (цена деления)
Цена деления (d), согласно определению, это разность значений массы, соответствующих двум соседним отметкам шкалы весов с аналоговым отсчетным устройством, или значение массы, соответствующее дискретности отсчета цифровых весов.
Чем меньше цена деления, тем выше точность измерения. Пример: у весов ВЛТЭ-150 дискретность 0,01 г. Если у нас будет навеска 3,7562 г, то эти весы покажут, что она весит 3,76 г. А вот весы AnD HR-100 AZG с дискретностью 0,0001 г покажут более точное значение.
Цена поверочного деления (предельно допустимая погрешность)
Следующим важным для стандартов является цена поверочного деления e. Это условная величина, которая присутствует только в документах, но посредством которой определяется класс точности весов и осуществляется их поверка.
e определяет предельно допустимую погрешность весов. В большинстве весов с ценой деления порядка 0,01 г и выше e=d, то есть максимальная погрешность определения массы будет совпадать с ценой деления. Но в случае весов, предназначенных для взвешивания очень маленьких навесок, погрешность может быть выше.
Исходя из значения цены поверочного деления, для весов можно вычислить общее число поверочных делений: n=НПВ/е.
К примеру, у нас есть лабораторные весы ВЛТЭ-6100. НПВ у них 6100 г, цена деления 1 г, цена поверочного деления тоже 1 г (то есть у них выполняется условие e=d). Число поверочных делений будет: 6100 / 1 = 6100.
У упоминавшихся уже весов AnD HR-100 AZG НПВ равен 102 г, цена деления — 0,0001 г, цена поверочного деления 0,001 (e=10d). Для них число поверочных делений будет: 102 / 0,001 = 102 000.
Класс точности весов
На основе цены поверочного деления и наименьшего предела взвешивания весам присваивается класс точности.
Для весов класса точности ниже II e должно быть равно d. Для весов специального (I) и высокого (II) классов точности допускается e=2d, e=5d и даже больше, вплоть до e=1000d.
Все лабораторные весы соответствуют либо I, либо II классу точности.
| Класс точности | е | n | НмПВ | |||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Интервалы взвешивания для весов класса точности | Пределы допускаемой погрешности | |||
| специального | высокого | среднего | при первичной поверке | в эксплуатации |
| До 50000е | До 5000е включ. | До 500е включ. | ±0,5е | ±1,0е |
| Св. 50000е до 200000е включ. | Св. 5000е до 20000е включ. | Св. 500е до 2000е включ. | ±1,0е | ±2,0е |
| Св. 200000е | Св. 20000е | Св. 2000е | ±1,5е | ±3,0е |
© « Весовые системы », 2001-2017
Все права защищены
Полезная информация
Погрешность измерения массы на электронных весах.
Весы – это инструмент (прибор или устройство) предназначенное для измерения массы.
Единицей измерения массы является килограмм, а также его производные грамм, тонна, миллиграмм и т.д. Поскольку абсолютно точно массу измерить невозможно, то показания весов считаются достоверными с определенной погрешностью измерения.
Погрешность измерения — отклонение измеренного значения величины от её истинного (действительного) значения.
Погрешность измерения массы является характеристикой точности весов.
Точность, в свою очередь, определяется предельно допустимой погрешностью, которая может быть получена при использовании весов.
Предельно допустимая погрешность измерений определяется специальной метрологической величиной ценой поверочного деления.
Цена поверочного деления e — условная величина, выраженная в единицах массы, предназначенная для расчёта погрешности весов. Значение цены поверочного деления e устанавливается изготовителем весового оборудования и, в соответствии с требованиями госстандарта, должно быть указано на весах.
Показания результатов взвешивания на индикаторе электронных весов отображаются с некоторой дискретностью, обозначаемой d, называемой также действительная цена деления. Например, если дисплей порционных весов MAS MS-25 показывает значение массы 1 кг, то при добавлении груза массой 3г. показания будут равны 1,005 кг, т.е. будут меняться с дискретностью d = 5 г.
Дискретность d сама по себе не является погрешностью измерения массы.
Для того, чтобы определить предельно допустимую погрешность измерений, необходимо установить связь между ценой поверочного деления e и дискретностью d.
В зависимости от класса точности устанавливаются следующие значения e:
— для весов среднего класса точности (обозначение III), а это, как правило, все торговые, порционные, напольные, платформенные, и многие другие весы, ГОСТ устанавливает соотношение e = d.
— для высокого и специального класса точности (II и I) значение e выбирается производителем из ряда: 2d, 5d, 10d.
— для весов специального класса точности (I), у которых e не более 0,1 мг. допускается устанавливать значения: e = 20, 50, 100, 200, 500, 1000d.
Для каждого класса точности ГОСТ также устанавливает своё соотношение между ценой поверочного деления e, действительной ценой деления (дискретностью) d и предельно допустимой погрешностью.
Базовые метрологические понятия о весах
Дискретность:
Пример: Например, если дисплей весов показывает вес 1 кг, то при добавлении груза весом 3 г показания будут равны 1,005 кг, т.е. будут меняться с дискретностью d = 5 г. Многие ошибочно полагают, что эта величина d и является погрешностью измерения веса. Однако это не так.
Погрешность или цена поверочного деления
Наибольший предел взвешивания (НПВ)
НПВ это верхняя граница предела взвешивания. НПВ определяет самую большую массу при взвешивании на весах за один раз.
Наименьший предел взвешивания (НмПВ)
НмПВ Очень важно знать, от какого наименьшего предела взвешивания производитель гарантирует указанную в руководстве по эксплуатации погрешность весов. Знать наименьший предел взвешивания принципиально важно, т.к. весы индицируют вес на дисплее даже в случае, если измеряемый вес меньше НмПВ, однако достоверными эти показания считать нельзя.
Класс точности
С 01.07.2001 г. вступил в действие новый ГОСТ 24104-2001 (взамен ГОСТ 24104-1988). Этот ГОСТ разработан на основе международных рекомендаций OIML и подразделяет весы на 3 класса точности:
Калибровка и поверка
Это процедура регулировки цены деления весов.
Часто путают калибровку с поверкой весов. Поверка осуществляется, как правило, раз в год независимыми метрологическим службами (ЦСМ). Поверку производят с целью определения и подтверждения соответствия весов установленным техническими требованиями (ГОСТов, ТУ )
Бывает так, что потребители «довольствуются» этим и не осуществляют калибровку весов, хотя процедура эта – ежедневная. Более того, чем выше класс точности весов, тем чаще придется их калибровать в течение дня.
Калибровка бывает следующих видов:
Классы гирь
Также как и весы, калибровочные гири делятся на несколько классов. Если подходить упрощенно, то чаще всего для типичных весов, находящихся в современных лабораториях, используются гири:
Разумеется, допускается использование гирь более высокого класса для калибровки весов более низкого класса.
Повторяемость или среднеквадратическое отклонение (СКО)
СКО основано на рассмотрении отклонений значений признака отдельных единиц совокупности от средней арифметической. СКО показывает, насколько в среднем колеблется величина признака у единиц исследуемой совокупности, и выражается в тех же единицах измерения, что и варианты.
Защита весов по IP
Чтобы охарактеризовать допустимые условия эксплуатации конкретного электротехнического оборудования, для него устанавливается т.н. класс защиты IP (International Protect). Он кодируется двухзначным (или трехзначным) числом, каждая из цифр которого указывает (по условленной шкале) степень допустимого внешнего воздействия на данное изделие. Название норматива имеет вид IP XY, где первая цифра X указывает степень защиты от пыли и поражения электрическим током, а вторая Y — от воды.