Погрешности измерений и измерительных средств. 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Погрешности измерений и измерительных средств.



Классификация погрешностей измерений

В результате измерения физической величины с истинным значением А получаем её оценку Ã. По определению погрешность измерения есть разность Ã и А:

ζ = Ã – А.

Однако приведенное соотношение нельзя использовать для нахождения погрешности измерения по той простой причине, что истинное значение измеряемой величины всегда неизвестно, если же его можно считать известным, то измерение не нужно. Поэтому погрешности измерений приходится оценивать с использованием косвенных данных.

Обязательными компонентами всякого измерения являются метод измерения и средства измерений; очень часто измерения выполняются с участием человека. Несовершенство каждого компонента измерения вносит вклад в погрешность измерения. Поэтому в общем виде:

ζ = ζм + ζн + ζл,

где ζм – погрешность методическая; ζн – погрешность инструментальная; ζл ­– погрешность личная.

Каждая из составляющих погрешности измерения, в свою очередь, может вызываться рядом причин. Так, методические погрешности могут возникать вследствие недостаточной разработанности теории тех явлений, которые положены в основу измерения, и неточности тех соотношений, которые используются для нахождения оценки измеряемой величины. В частности, погрешность вследствие порогового несоответствия модели конкретного объекта самому объекту является также методической погрешностью.

Инструментальные погрешности измерения погрешности из-за несовершенства средств измерений. Обычно различают основную погрешность средств измерений – погрешность в условиях, принятых за нормальные, и дополнительные погрешности, т.е. погрешности, обусловленные отклонением влияющих величин от их нормальных значений.

Личные погрешности. Обычно измерения выполняются людьми. Человек отсчитывает показания приборов, фиксирует момент исчезновения изображения нити накаливания на экране оптического пирометра и т.д. Индивидуальные особенности лица, выполняющего измерения, обусловливают появление индивидуальных, свойственных данному лицу погрешностей. К ним относят погрешности из-за неправильного отсчитывания десятых долей деления шкалы прибора, асимметричной установки штриха оптического индикатора между двумя рисками и т.п.

Совершенствование конструкций отсчетных и регулировочных устройств средств измерений привело к тому, что при применении современных средств измерений личные погрешности обычно незначительны, а при применении, например, цифровых приборов они вообще исчезают.

Приведенная классификация погрешностей измерений – по причинам возникновения погрешностей.

Другая важная классификация погрешностей измерении – по их свойствам. В этом отношении различают погрешности систематические и случайные.

Систематической погрешностью измерения называется составляющая погрешности измерения, которая остается постоянной или закономерно изменяется при повторных измерениях одной и той же величины.

Обнаруженная и оцененная систематическая погрешность исключается из результата измерения путем введения поправки. Однако таким образом полностью устранить систематическую погрешность не представляется возможным, какая-то часть погрешности останется неустраненной, и тогда эта остаточная погрешность будет представлять собой систематическую составляющую погрешности результата измерения.

Для того чтобы дать определение случайной погрешности измерения, представим, что измерение какой-то величины выполнено несколько раз. Если между результатами отдельных измерений имеются различия и они индивидуально непредсказуемы, а какие-либо присущие им закономерности проявляются лишь на значительном числе результатов, то погрешность, обусловленную таким рассеиванием результатов, называют случайной погрешностью.

Деление погрешностей измерений на систематические и случайные очень важно, так как эти составляющие по-разному проявляют себя, и их оценивание требует различного подхода.

Если случайные погрешности обнаруживаются путем повторения измерения одной и той же величины в одних и тех же условиях, то систематическую погрешность измерения экспериментально можно обнаружить либо сопоставлением данного результата с результатом измерения этой же величины, но полученным другим методом, либо путем использования более точных средств измерений. Однако обычно систематические погрешности оценивают путем теоретического анализа условий измерения, основываясь на известных свойствах средств измерений.

Качество измерений, отражающее близость к нулю систематических погрешностей результатов измерений, называют правильностью измерений.

Качество измерений, отражающее близость результатов измерений, выполненных в одних и тех же условиях, называют сходимостью измерений. Хорошая сходимость свидетельствует о малости случайных погрешностей.

Говоря о свойствах погрешностей, будем различать также грубые погрешности и промахи. Грубой погрешностью называют погрешность, существенно превышающую погрешность, оправданную условиями измерения, свойствами примененных средств измерений, методом измерения, квалификацией экспериментатора. Такие погрешности могут возникать, например, вследствие резкого кратковременного изменения напряжения в сети питания (если напряжение в сети, в принципе, оказывает влияние на результаты измерений).[4]

Грубые погрешности при статистических измерениях обнаруживают статистическими методами и обычно исключают из рассмотрения.

Промахи следствие неправильных действий экспериментатора. Это, например, описка при записи результатов наблюдений, неправильно снятое показание прибора и т.д. Промахи обнаруживают нестатистическими методами, и их следует всегда исключать из рассмотрения.

Погрешности измерений делят еще на статические и динамические. Статическая погрешность – погрешность при измерении постоянной во времени величины. Динамические погрешности – это погрешности измерений, обусловленные инерционными свойствами средств измерений.

Если с помощью регистрирующего прибора осуществлена запись изменяющейся величины, то разность полученной функции и действительного процесса изменения регистрируемой величины во времени (с учетом необходимых масштабных преобразований) представляет собой динамическую погрешность данного динамического измерения. В этом случае она также функция времени, и для каждого момента времени можно определить мгновенную динамическую погрешность.

Теперь рассмотрим случай, когда процесс фиксируется путем измерений его отдельных мгновенных значений. Ясно, что если за время одного измерения изменение измеряемой величины незначительно, а мгновенные значения процесса получены в известные моменты времени и достаточно часто, то найденная в итоге совокупность точек дает картину изменения измеряемой величины во времени с пренебрежимо малой погрешностью. Таким образом, здесь не будет динамической погрешности.

Инерционные свойства прибора могут быть, однако, такими, что изменения измеряемой величины за время измерения будут вызывать определенную погрешность в результатах измерений мгновенных значений. В этом случае полученная совокупность мгновенных значений не будет совпадать с процессом изменения измеряемой величины во времени и их разность точно так же, как в случае с аналоговым самопишущим прибором, даст динамическую погрешность. Соответственно погрешность измерения отдельной мгновенной величины, обусловленную темпом изменения измеряемой величины и инерционными свойствами средства измерений, естественно назвать мгновенной динамической погрешностью.

Если измеряется какая-то одиночная мгновенная величина, например амплитуда импульса, и измерение осуществляется специальным показывающим прибором, то отличие формы импульса от той, при которой прибор был отградуирован, вызовет в результате измерения дополнительную погрешность. Всвете изложенного ее можно было бы назвать динамической погрешностью. Однако обычно в таких случаях избегают применять обобщенное наименование «динамическая погрешность», а называют такую погрешность с указанием причины, ее обусловившей. В данном примере рассмотренную погрешность естественно назвать погрешностью из-за формы импульса. На практике форму импульса характеризуют рядом параметров и с каждым из них связывают свою составляющую погрешности.

Следует заметить, что по своим свойствам динамические погрешности обычно являются систематическими погрешностями. При стохастических процессах на входе средств измерений и динамические погрешности приходится рассматривать как стохастические.

2. СВОЙСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ ТВЁРДЫХ, ЖИДКИХ

И ГАЗООБРАЗНЫХ ВЕЩЕСТВ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ НА ИХ ОСНОВЕ



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2017-02-22; просмотров: 312; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.238.228.237 (0.008 с.)