Факторы, влияющие на качество измерений

Получение отсчета (либо принятие решения) — основная измерительная процедура. Однако во внимание должно при­ниматься еще множество факторов, учет которых представля­ет иногда довольно сложную задачу. При подготовке и прове­дении высокоточных измерений в метрологической практике Учитывается влияние:

~ объекта измерения;

~ субъекта (эксперта, или экспериментатора);

~ способа измерения;

~ средства измерения;

~ условий измерения.

Объект измерения должен быть достаточно изучен. Перед из­мерением необходимо представить себе модель исследуемого

объекта, которая в дальнейшем, по мере поступления изме­рительной информации, может изменяться и уточняться. Чем полнее модель соответствует измеряемому объекту или иссле­дуемому явлению, тем точнее измерительный эксперимент.

Для измерений в спорте объект измерения - один из самых сложных моментов, потому что представляет собой перепле­тение многих взаимосвязанных параметров (рис. 2) с больши­ми индивидуальными «разбросами» измеряемых величин (на них, в свою очередь, оказывают влияние биологические «вне­шние» и «внутренние», географические, генетические, пси­хологические, социально-экономические и другие факторы).

КАЧЕСТВО ИЗМЕРЕНИЙ

Температура Влажность Рис. 2. Условия окружающей среды, влияющие на качество измерений

Эксперт, или экспериментатор, вносит в процесс измерения элемент субъективизма, который по возможности должен быть уменьшен. Он зависит от квалификации измерителя, его психо­физиологического состояния, соблюдения эргономических тре­бований при измерениях и многого другого. Все эти факторы заслуживают внимания. К измерениям допускаются лица, про­шедшие специальную подготовку, имеющие соответствующие знания, умения и практические навыки. В ответственных случа­ях их действия должны быть строго регламентированы.

Влияние средства измерений на измеряемую величину во многих случаях проявляется как возмущающий фактор. Вклю­чение электроизмерительных приборов приводит к перерас­пределению токов и напряжений в электрических цепях и тем самым оказывает влияние на измеряемые величины.

К числу влияющих факторов относятся также условия изме­рений. Сюда входят температура окружающей среды, влажность, атмосферное давление, электрические и магнитные поля, на­пряжение в сети питания, тряска, вибрация и многое другое.

Общая характеристика влияющих факторов может быть дана под разными углами зрения: внешние и внутренние, случай­ные и неслучайные, последние - постоянные и меняющиеся во времени и т.д. и т.п. Один из вариантов классификации влияющих факторов приведен на рис. 3.

1. Качество и количество априорной информации

> а — априорные

2. Неадекватность модели объекта

3. Несовершенство метода измерений

4. Несовершенство средства измерений

1. Неправильная установка средства измерений

2. Влияние средства измерений на объект

3. Климатические

4. Электрические и магнитные

> б — в процессе измерения

5. Механические и акустические

6. Ионизирующие излучения и др.

7. Случайные внешние помехи и внутренние шумы

8. Квалификация и психофизическое состояние персонала __________

1. Качество алгоритма обработки данных

в — апостериорные

2. Несовершенство средств обработки данных

3. Квалификация и психофизическое состояние персонала

Рис. 3. Классификация влияющих факторов

-2785

 

I

Априорные факторы (а) включают в себя:

1. Влияние на результат измерения качества и количества информации об измеряемом объекте. Чем ее больше, чем выше ее качество — тем точнее результат измерения. Накопление ап­риорной информации — один из путей повышения точности ре­зультатов измерений.

2. Влияние того очевидного факта, что модель не может в точности соответствовать объекту.

3. Влияние теоретических допущений и упрощений, лежа­щих в основе метода измерений.

4. Влияние несовершенства измерительного инструмен­та или прибора, которое может быть как следствием нека­чественного его изготовления, так и результатом длитель­ной эксплуатации. Отметка шкал показывающих приборов, например, не вполне точно соответствует измеряемым значениям. В процессе эксплуатации происходит старе­ние материалов, возникает износ механизмов и деталей, развиваются люфты, зазоры, случаются скрытые метро­логические отказы (выходы метрологических характерис­тик за пределы установленных для них норм). Понятно, что результат измерения находится в прямой зависимости от этих факторов.

В процессе измерения (б):

1. Неправильная установка и подготовка к работе средств измерений, принцип действия которых в той или иной степе­ни связан с механическим равновесием, приводит к искаже­нию их показаний. К подобным средствам измерений относят­ся приборы, в конструкцию которых входит маятник, приборы с подвешенной подвижной частью и др. Многие из них для установки в правильное положение снабжаются уровнями (от­весами, ватерпасами).

2. Влияние средства измерений на объект может до неузна­ваемости изменить реальную картину. Например, перераспре­деление токов и напряжений в электрических цепях при под­ключении электроизмерительных приборов иногда оказывает заметное влияние на результат измерения.

3. Влияние климатических (температура окружающей сре­ды, относительная влажность воздуха, атмосферное давле­ние), электрических и магнитных (колебания силы электри­ческого тока или напряжения в электрической сети, частоты переменного электрического тока, постоянные и перемен­ные магнитные поля и др.), механических и акустических (вибрации, ударные нагрузки, сотрясения) факторов, а так­же ионизирующих излучений, газового состава атмосферы и т.п. принято относить к условиям измерений. Такие условия, влиянием которых на результат измерения можно пренеб­речь, называют нормальными.

4. Случайные внешние помехи и внутренние шумы измери­тельных приборов оказывают непредсказуемое совместное вли­яние на результат измерения, вследствие чего он имеет стоха­стическую природу.

5. Квалификация и психофизическое состояние персонала (или оператора), выполняющего измерение (знания, умения и навыки, сосредоточенность, внимательность, уравновешен­ность, добросовестность, самочувствие, острота зрения и мно­гое другое), имеют большое значение.

После измерения — апостериорные факторы (в):

1. От правильной обработки экспериментальных данных во многом зависит результат измерения.

2. Технические средства, используемые для обработки экс­периментальных данных, не дают новой измерительной ин­формации. Они лишь помогают с большим или меньшим ус­пехом извлекать ее из экспериментальных данных и тем самым оказывают влияние на результат измерения.

3. Неграмотные или безответственные действия персо­нала (оператора) при обработке экспериментальных дан­ных могут свести на нет любые усилия, затраченные на их получение.

Приведенные классификации далеко не исчерпывают всего многообразия факторов, влияющих на результат из­мерения.

Вопросы для самоконтроля

1. Что называют измерением?

2. На какие виды делят измерения по способу получения числового значения?

3. Как различаются измерения по характеру изменения измеряемой величины?

4. Какими бывают измерения по количеству измерительной инфор­мации?

5. Как делят измерения по отношению к основным единицам?

6. Что такое шкала измерений?

7. Как образуется шкала порядка?

8. Что называется шкалой интервалов?

9. Каковы особенности шкалы отношений?

10. Что такое шкала наименований?

11. Как снизить влияние объекта измерений на точность измеритель­ного эксперимента?

12. Как влияют на процесс измерения субъекты измерений?

13. Что можно отнести к условиям измерений?

14. Как снизить влияние объекта измерений на точность измеритель­ного эксперимента?

15. Что можно отнести к условиям измерений?

 

II

ГЛАВА 3