Реферат закономерности формирования результата измерения

Обновлено: 06.07.2024

Предметом исследования в науке являются самые разные объекты. При всем разнообразии характеристик делятся качественные (цвет, наличие признака) и количественные ( , длина, площадь, объем, скорость изменения).

определения абсолютного значения некоторой физической величины сравнивают с эталоном, считается единицей величины. Например, единицей является метр, – секунда, и т.д. нужно понимать, в процессе эксперимента сравнивает измеряемую с самим эталоном, а с некоторого прибора, т.е. эталона является .

Различают и косвенное измерения. простым является измерение, искомое значение величины находят непосредственно с измерительного прибора. , длина линейкой, напряжение – , температура – и т.п. Если прямые измерения невозможны, используют измерения. В значение величины основании известной этой величины , допускающих измерение. Например, плотность тела измерить и геометрическим размерам, сопротивление резистора – напряжения и через него, и т.п.

могут быть однократные и . Однократное дает единственный , который окончательный результат измерения значения искомой величины. Многократное измерение путем повторения измерений одной и постоянной физической величины, оноприводит к получению данных. Окончательный многократного измерения, правило, находят данных в виде арифметического результатов отдельных измерений.

1. Физические величины и типы

Физические величины, встречающиеся в эксперименте, относят к следующим основным типам:

Случайная величина. Такая физическая величина связана случайными процессами, поэтому результат отдельного измерения быть однозначно заранее. Вместе с , проведение большого количества измерений случайной величины установить, измерений отвечают статистическим закономерностям. , изучение и составляют неотъемлемую любого эксперимента. В случайных величин рассматривать, например, молекулы газа в момент времени, значения амплитуды напряжения номинальной величины, время, необходимое распада ядра атома и т.п.

Постоянная . К таким должны быть физические постоянные, , скорость в вакууме, заряд , постоянная и т.п. Можно считать величинами также характеристики конкретного , находящегося фиксированных условиях. физических чаще всего в экспериментах, например, определении длины , , теплоемкости и т.п. многократные измерения величины могут неодинаковые результаты. в , измерений подвержены , а значит, , влияниям воздействий внешней , включая процессы в исследуемых и используемых измерительных . Вследствие постоянная величина проявляет себя случайная величина, а измерений отражают природу воздействий и определенным статистическим . Именно обработки измерения постоянной величины естественно использовать , характерные обработки результатов измерения случайной величины.

(переменная) величина. величина закономерно с течением времени процессов, проходящих в объекте. Примерами служить: скорость химической реакции, амплитуды колебаний маятника, и т.п. Измерения, в различные моменты , фиксируют в новых условиях. результатов однократных измерений представляет собой принципиально неповторимых измерений, нельзя повернуть , а измерение в может расцениваться многократное.

Особого заслуживает нестабильная . с течением времени каких было закономерностей. К основной нестабильной величины отнести отсутствие у информации о зависимости . Измерения величины дают данных, несущих -нибудь сведений. Вместе с , нестабильная может быть в разряд изменяющихся , если теоретически закономерность в зависимости .

2. Погрешности измерений

Погрешность – количественная характеристика неоднозначности результата измерения. оценивают исходя всей информации, накопленной подготовке и выполнении измерений. информацию обрабатывают совместного определения окончательного результата измерения и погрешности. Окончательный нельзя расценивать “истинное значение” физической величины, в этом смысла - наличия погрешности.

Погрешность может выражена в единицах величины x, – в таком обозначается Δx и название абсолютной погрешности. Однако абсолютная погрешность отражает качества измерений: например, абсолютная погрешность 1 измерении помещения свидетельствует о качестве измерения, погрешность совершенно неприемлема измерении диаметра проволки.

Критерием измерения является абсолютной погрешности к результату измерения

отношение безразмерно. δx называют относительной и используют в , и в выражении. Высокой измерения соответствует значение относительной погрешности.

Промахи грубые погрешности – вследствие неисправности приборов в эксперименте, сделанных . Естественно избегать промахи, стало понятно, - допущены, соответствующие измерений необходимо , и повторить эксперимент в области значений.

погрешность – систематическая погрешность, присутствующая в результатах измерений, выполненных с помощью измерительного прибора.

погрешность, , неизвестна и быть учтена. оценить только сравнения показаний с показаниями другого, точного. Иногда специально проведенного приводят в паспорте , однако указывают максимально погрешность данного типа.

погрешность. В основу экспериментального исследования, с измерениями, заложена . Модель физическое описание объекта , которое составить описание, а именно, функциональных соотношений, в себя физические величины. Неверно построенная , в которой отражения какие- процессы , влияющие измерений, также к несоответствиям. , измеряемые в величины, вычисляемые модели рабочим , содержат погрешности, которые носят модельных погрешностей. К модельных может отнесена погрешность рычажных весах.

закону Архимеда тела и гирь - действия выталкивающей воздуха. Напомним, 1 м3 воздуха примерно 10 Н. , чтобы найти массу тела, опять , ввести поправки веса гирями и телом. Вместе с , и любых измерениях, необходим разумный . Например, работе с грубыми весами бессмысленно поправку Архимедову , окажется меньше погрешностей, в результат измерения и самими весами.

погрешности – измерениях погрешности типа показывают случайную природу. вследствие причин, совместное которых каждое измерение невозможно заранее . Такими могут оказаться, к , незначительные температуры различных и узлов установки, напряжения, вибрации, движения воздуха, в механизмах, ошибки показаний приборов и т.п. возможный способ учета случайных состоит в определении закономерностей, проявляющихся в многократных измерений. статистические оценки в окончательный результат измерения.

3. Закономерности формирования результата измерений

Рассмотрим набор результатов x1, x2. xn многократного измерения нормально распределенной величины x. Проверяется гипотеза о , …=x0, x0 – заданное значение измеряемой величины, точно известное, например, расчетов справочных таблиц.

новую величину, экспериментальное , и значение:

Если …= x0 справедливо n…, величины t количестве измерений n распределением Стьюдента.

этого распределения .1. относительно нуля и увеличении n переходит в распределение с параметрами…= 0 и =1. n максимум распределения ниже максимума распределения, а крыльях, т.е. удалении центра, распределения Стьюдента выше.

.1. Распределение Стьюдента разного количества измерений.

Каковы , приводящие к распределения Стьюдента? эксперимент, в котором многократные измерения величины x, нормально распределенной нуля (…=0) с точно дисперсией s2. Последовательно серии n измерений, в которых результаты (x1, x2 xn)j используем получения…и…, j обозначает порядковый многократного измерения. …и…являются экспериментальными среднего и дисперсии, , и случайная величина x, воздействию случайного , приводящего к наборам данных, в каждой серии многократного измерения. …находят согласно …, представляет сумму нормально величин. Значит, величин…также нормальным с дисперсией…( выражению (4.2)). распределения x и…построить графике, r(…, n) окажется и несколько r(x), хорошо .2.

.2. К получению распределения Стьюдента.

Процедура распределений сводится к соответствующих гистограмм, описано в 3. Распределение r(x) строят набора результатов, а r(…, n)– набора…, причем в случаях j…. В пределе значение распределения r(…,n) к нулю, а – к…. Перестроим полученные в одном масштабе, чего введем переменные: t'=…и t=…. Распределение r(t') нормальным распределением с средним и единичной , а r(t, n) – распределением , которое - наложения статистики …на гауссову статистику величины…. Именно приведены .1.

4. Погрешность измерений многократных измерениях

Помимо случайной, использовании в эксперименте каких-либо измерительных приборов необходимо учитывать приборную (систематическую) погрешность. В паспорте прибора принято указывать предел допустимой погрешности θ, максимально возможную погрешность рекомендованных работы прибора. Если погрешность была нормальному закону, определения θ следовало , распределение характеризуется квадратичным отклонением σ = θ 3.

электроизмерительных приборов принято класс точности, в виде числа, , 0,05 4,0. число дает возможную погрешность , выраженную в наибольшего значения величины, измеряемой в данном работы прибора. , вольтметра, работающего в измерений 0-30 В, класс 1,0 определяет, погрешность стрелки в любом шкалы превышает 0,3 В. , среднее отклонение σ приб 0,1 В.

Реальная погрешность существенно зависит окружающей среды, установлен прибор. , погрешность приборов зависит помещения, и отличается погрешности, которая приводится . Другой погрешностей может электромагнитное излучение лабораторного оборудования, установки и т.д. эксперимента точности измерений возникнуть необходимость в этих факторов.

цена наименьшего шкалы стрелочного согласована с погрешностью прибора. Если точности используемого неизвестен, погрешность σ всегда принимают цены деления. Понятно, считывании шкалы нецелесообразно определить доли , результат измерения станет точнее.

допустимой погрешности измерительного прибора паспортным данным, формулу погрешности именно прибора. паспорта оценку погрешности σ приб принимают наименьшего разряда индикатора.

Окончательный многократного измерения в себе , и (систематическую) погрешности. случайная погрешность с увеличением количества измерений, целесообразно сделать количество измерений,

( Δx )случ случайной погрешностью было пренебречь с приборной погрешностью. достаточно, чтобы погрешность была в 2-3 меньше систематической. В случае надо 2-3 измерения, чтобы в , погрешность действительно .

Если и случайная погрешности значению, суммарная погрешность равна

Поскольку случайную погрешность обычно оценивают с вероятностью 0,68, а θ - оценка погрешности прибора, считать, задает доверительный также с вероятность 0,68.

выполнении измерения оценкой погрешности результата служит Δx = θ 3, только предельно приборную погрешность.

5. Погрешности косвенных измерений

В большинстве экспериментов используют косвенные измерения. Исследуемую величину f определяют результатам прямых измерений других физических величин, например, x,y,z. с которыми связана заранее установленным функциональным математическим соотношением

связь должна известна экспериментатору. данных прямых измерений, параметрами могут другие величины, заданные в других измерениях, – составляют набор данных. Естественно, оценки связаны с результатами прямых измерений…±Dx,…±Dy,…±D z,…. Обычно, чтобы параметры, используют описание и, избежание погрешностей f, должно отражать исследуемое явление. Если точна, модельные погрешности исключены, а косвенное дает надежные .

и в разделе, рассмотрим , когда погрешности измерения величин x, y, z,… только случайный и соответствуют нормальному распределения. Кроме , погрешность отдельно взятого измерения независима, т.е. воздействию случайных , вызывающих погрешности других прямых измерений, выполненных в эксперименте. измерения и сами величины носят статистически независимых, просто независимых. выполнении указанных среднее значение величины f определяют основе формулы, исходя значений величин x, y, z,…:

Если точность измерений достаточно , т.е. Dx измерения нормальные распределения f …по каждому аргументов F. Строгое обоснование утверждения можно в математической статистике. измерения f вследствие случайных вариаций

только величины y: =fy'Dy

величины z: Dfz= , и т.д.

Здесь fx', , fz' – производные функции f(x,y,z соответствующим переменным, частными производными и в виде

Аргументами в производных служат средних значений…,…,…..

распределение f вокруг, учитывает отдельные каждому аргументов, определять погрешность измерения D f. нормальны и независимы, дисперсия совместного равна сумме , доказано в математической . Тогда квадратичное отклонение распределения, вычисляемое корень дисперсии, находить выражения:

выражение имеет характер и использовать погрешности косвенного измерения, выполненного виде функции f(x,y,z Однако следует помнить, непосредственных расчетах в (5.4) подставлять погрешности Dx, Dy, Dz найденные и того значения вероятности. Погрешность измерения…также соответствовать этому доверительной вероятности. использовать значение a = 0,68. Таблица 1 содержит выражения, такую связь.

Таблица 1. Связь погрешностей прямых и косвенных измерений.

формула Формула погрешности

В таблице приняты обозначения: D – погрешности, d – погрешности, A, B, C, a, b, g – постоянные, x, y, z, j – прямых измерений, f – косвенного измерения.

6. Округление результата и учет погрешности в записи окончательного результата измерения

Завершением обработки данных многократного прямого измерения заданной доверительной вероятности являются числа: среднее значение измеренной величины и погрешность (полуширина доверительного интервала). числа есть окончательный многократного измерения и быть совместно в стандартной форме

содержит только , т.е. надежно , цифры чисел.

1. Выполнить предварительную запись окончательного результата измерения в виде x = x ± Δx и вынести общую скобку одинаковые порядки среднего и погрешности, т.е. множитель вида 10k, k – целое число. Числа в переписать в десятичном с использованием запятой, самым порядковые множители.

2. в скобках число, погрешности: одной (ненулевой) цифры , если цифра больше 2, двух первых в противном случае. округлении используют : если , расположенная , меньше 5, отбрасывают, иначе цифру увеличивают . Если цифра равна 5, ошибка достигается округлении правилу ближайшего четного . К примеру, 4,5 4, в время 3,5 округляют 4.

3. Округлить в скобках число, соответствующее среднему значению: последними справа оставляют цифры разрядов, которые сохранились в погрешности после округления. Окончательно записать x = x ± Δx с учетом округлений. Общий и единицы измерения величины приводят скобками – стандартная форма записи.

Заключение

Выбор средств измерений должен производиться с ё погрешностей, допускаемых измерении и заданных в соответствующих нормативных документах.

выборе средств измерений силы, необходимо задавать предельно допустимую погрешность измерений параметров в конструкторской изделие.

Выбор измерений точности осуществляться с ё :

- отклонений параметры ( оговорено иначе);

- методики выполнения измерений и достоверности контроля;

- группы исполнения, условиями использования в производства, производственного и эксплуатации изделия.

и назначение средств измерений должен удовлетворять получения действительных измеряемых величин с точностью затратах времени и средств.

Основными данными средств измерений :

- номинальное и разность между и наименьшим предельными (поле допуска) величины, указанные в , конструкторской технологической документации;

Измерения являются важным средством познания человеком природы и играют огромную роль в современном мире. Практически нет ни одной сферы деятельности человека, где бы интенсивно не использовались результаты измерений, испытания и контроля.

Измерение физической величины – совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения (в явном или неявном виде) измеряемой величины с ее единицей и получение значения этой величины.

Метрология - наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

Проблема обеспечения высокого качества продукции находится в прямой зависимости от степени метрологического обеспечения производства, т.е. умения правильно измерять самые разнообразные параметры качества материалов, комплектующих изделий, технологических процессов и технических объектов.

Метрологическое обеспечение включает в себя установление и применение научных, технических, материальных, персональных, организационных, экономических и административных основ, правил и норм для достижения единства и требуемой точности измерений.

Содержание

Введение _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 3

1. Понятие многократного измерения _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _3

2. Понятие метрологического обеспечения _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 5

3. Организационная, научная и технические основы метрологического обеспечения _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 8

3.1 Организационная основа метрологического обеспечения _ _ _ _ _ _ 8

3.2 Научная основа метрологического обеспечения _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 12

3.3 Технические основы метрологического обеспечения _ _ _ _ _ _ _ _ 12

4. Закономерности формирования результата измерения _ _ _ _ _ _ _ _ 13

Заключение _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 17

Список используемых источников _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _19

Работа содержит 1 файл

Документ Microsoft Word (МСС).doc

Обеспечением единства измерений заняты и другие Государственные службы: Государственная служба времени и частоты и определения параметров Земли (ГСВЧ), Государственная служба стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов (ГССО) , Государственная служба стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов (ГСССД). Госстандарт России осуществляет руководство этими службами и координацию их деятельностью.

ГСВЧ обеспечивает межрегиональную и межотраслевую координацию работ по обеспечению единства измерений времени, частоты и определения параметров вращения Земли; обеспечивает воспроизведение, хранение и передачу размеров единиц времени и частоты, шкал атомного, всемирного и координированного времени, координат полюсов Земли.

ГССО организует создание и использование стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов (металлов и сплавов, медицинских препаратов, минерального сырья, почв и др.) . Служба также обеспечивает разработку средств сопоставления характеристик стандартных образцов с характеристиками веществ и материалов, которые производятся промышленными, сельскохозяйственными и другими предприятиями для их идентификации или контроля.

ГСССД занимается созданием достоверных характеристик физических констант, свойств веществ и материалов, минерального сырья и др., периодически публикуя справочные данные.

2) МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕСЛУЖБЫ ГОСУДАРСТВЕННЫХ ОРГАНОВ УПРАВЛЕНИЯ И ЮРИДИЧЕСКИХ ЛИЦ.

Метрологические службы государственных органов управления и юридических лиц создаются для выполнения работ по обеспечению единства измерений, повышения уровня метрологического обеспечения. Допускается возложение отдельных функций метрологической службы на иные структурные подразделения. Метрологические службы государственных органов управления и юридических лиц организуют свою деятельность на основе положений Закона РФ "Об обеспечении единства измерений", других законодательных и нормативных документов, регламентирующие вопросы метрологии. Основные задачи, права и обязанности метрологических служб государственных органов управления и юридических лиц независимо от форм собственности определены в ПР 50.732-93 "ГСИ. Типовое положение о метрологической службе государственных органов управления и юридических лиц".

Метрологическая служба государственного органа управления представляет собой систему, образуемую приказом руководителя государственного органа управления, которая может включать: подразделение (службу) главного метролога в центральном аппарате; головные и базовые организации метрологической службы в отраслях; метрологические службы предприятий,

К основным задачам метрологических служб относятся:

-калибровка средств измерений;

-надзор за состоянием и применением средств измерений, аттестованными методиками выполнения измерений, эталонами единиц величин, применяемыми для калибровки средств измерений, соблюдением метрологических правил и норм, нормативных документов по обеспечению единства измерений;

-выдача обязательных предписаний, направленных на предотвращение, прекращение или устранение нарушений метрологических правил и норм;

-проверка своевременности представления средств измерений на испытания в целях утверждения типа средств измерений, а также на поверку и калибровку;

- анализ состояния измерений, испытания и контроля на предприятии, в организации.

Метрологические службы предприятий должны уделять особое внимание состоянию измерений, соблюдению метрологических правил и норм в сферах деятельности предприятия, предусмотренных Законом (ст. 13): при испытаниях и контроле качества продукции в целях определения соответствия обязательным требованиям государственных стандартов, при выполнении предприятием работ по обязательной сертификации продукции и услуг и др.

Специалисты метрологических служб предприятия должны принимать активное участие в аттестации испытательных подразделений, в подготовке к сертификации систем качества.

Метрологические службы могут быть аккредитованы на техническую компетентность а осуществлении конкретной деятельности в области обеспечения единства и требуемой точности измерений.

3.2. Научная основа метрологического обеспечения

3.3. Технические основы метрологии

система государственных эталонов единиц физических величин, обеспечивающая воспроизведение единиц с наивысшей точностью;
система передачи размеров единиц физических величин от эталона всем средствам измерений с помощью образцовых средств измерений и других средств поверки;
система разработки, постановки на производство и выпуска в обращение рабочих средств измерений, обеспечивающих определение с требуемой точностью характеристик продукции, технологических процессов и других объектов в сфере материального производства, при научных исследованиях и других видах деятельности;
система обязательных государственных испытаний средств измерений, обеспечивающая единообразие средств измерений при разработке и выпуске в обращение;
система стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов, обеспечивающая воспроизведение единиц величин, характеризующих состав и свойства веществ и материалов.

4. Закономерности формирования результата измерения.

Результаты измерений являются продуктами нашего познания. Представляя собой приближенные оценки значений величин, найденные путем измерения, они зависят не только от них, но еще и от метода измерения, от технических средств, с помощью которых проводятся измерения, и от свойств органов чувств наблюдателя, осуществляющего измерения.

Разница между результатами измерения X' и истинным значением Q измеряемой величины называется погрешностью измерения.

1. Целью измерений является определение истинных значений постоянной или переменной величины. Результат измерения является реализация случайной величины равной сумме истинного значения и погрешности.

2. Наименьшие разряды числовых значений результатов должны быть такими же, как и наименьшие разряды числовых значений отклонения абсолютной погрешности измерений.

3. В качестве функций плотности распределения вероятности погрешности измерения или ее составляющих, следует принимать закон близкий к нормальному усеченному при соблюдении следующих условий: имеются основания полагать, что реальная функция плотности распределения симметричная, одно-модальная отличная от нуля на конечном интервале значений аргумента и другая информация о плотности распределения отсутствует.

4. В тех случаях, когда нет оснований, полагать, что эти условия выполняются, принимают другую аппроксимирующую службу.

5. Характеристики погрешностей измерений указываются в единицах измеренной величины (абсолютные) и в процентах (относительные) относительно результатов измерения.

6. Характеристики погрешностей и их статические оценки выражаются числом, содержащим не более двух значащих цифр. При этом третий разряд округляется в большую сторону. Допускается выражать одной значащей цифрой.

7. Характеристики погрешностей измерений и условия, для которых они действительно должны указываться совместно с результатом измерения, к которому они относятся или документе, удостоверяющих свойства методики выполнения измерения.

8. Представление результатов измерений изменяющихся во времени сопровождается указанием моментов времени соответствующих каждому из результатов.

9. Представление результатов измерений полученных как среднее арифметическое значение результатов многократных наблюдений должно сопровождаться показанием числа измерений и интервала времени, в течение которого они проведены.

10.По результатам испытаний образцов (проб) продукции принимается результат измерения параметра определенного при испытании, при фактических установленных значений параметров условий испытаний. Результат должен сопровождаться указанием характеристик погрешностей, а так же номинальное значение параметров условий испытаний.

На процесс измерения и получение результата измерения оказывает воздействие множество факторов: характер измеряемой величины, качество применяемых средств измерений, метод измерений, условия окружающей среды (температура, влажность, давление и др.), индивидуальные особенности оператора (специалиста, выполняющего измерения) и др. Поэтому результат измерений будет отличаться от истинного значения измеряемой величины. Отклонение результата измерений от истинного значения измеряемой величины называют погрешностью измерения. Это теоретическое определение, так как истинное значение величины неизвестно. При метрологических работах вместо истинного значения используют действительное, за которое принимают обычно показание эталонов. В практической деятельности вместо истинного значения используют ее оценку. По форме числового выражения погрешности измерений подразделяются на абсолютные и относительные (определяются отношением абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины (выражаются в единицах измеряемой величины). Например, вагон массой 50 т измерен с абсолютной погрешностью ± 50 кг, а относительная погрешность составляет ±0,1%. По источникам возникновения погрешности подразделяют на инструментальные (обусловлены свойствами средств измерений), методические (возникают вследствие неправильного выбора модели измеряемого свойства объекта, несовершенства принятого метода измерений, допущений и упрощений при использовании эмпирических зависимостей и др.) и субъективные (погрешности оператора). С учетом такой классификации приведены способы оценивания погрешностей измерении в НД по метрологии. По характеру проявления погрешности измерений подразделяют на систематические и случайные. Систематическая погрешность остается постоянной или изменяется по определен ному закону при повторных измерениях одной и той же вели чины. Если известны причины, вызывающие ее появления, то ее можно обнаружить и исключить из результатов измерений. Случайная погрешность изменяется случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины. В отличие от систематической ее нельзя исключить из результатов измерений. Однако ее влияние может быть уменьшено путем применения специальных способов обработки результатов измерений, основанных на положениях теории вероятности и математической статистики. Для характеристики качества измерений применяют такие термины, как точность, правильность, сходимость и воспроизводимость измерений.

Метрологические свойства СИ - это свойства, влияющие на результат измерений и его погрешность. Показатели метрологических свойств являются их количественной характеристикой и называются метрологическими характеристиками СИ.

Метрологические характеристики, устанавливаемые НД, называют нормируемыми метрологическими характеристиками.

Все метрологические свойства СИ можно разделить на две группы:

1) свойства, определяющие область применения СИ;

2) свойства, определяющие качество измерения.

К основным метрологическим характеристикам, определяющим свойства первой группы, относится диапазон измерений и порог чувствительности.

К метрологическим свойствам второй группы относятся три главных свойства, определяющие качество измерений: точность, сходимость и воспроизводимость измерений.

Наиболее широко в метрологической практике используется первое свойство - точность измерений. Точность измерений СИ определяется их погрешностью.

Погрешность - это разность между показаниями СИ и истинным (действительным) значением измеряемой физической величины.

Не следует путать понятия "погрешность" и "ошибка". Первая возникает по объективным обстоятельствам, устранить ее невозможно, можно уменьшить с помощью определенных методов. Термин "ошибка" связан с субъективными обстоятельствами. После проверки результатов ее устраняют.

Поскольку истинное значение физической величины неизвестно, то на практике пользуются ее действительным значением. Для рабочего СИ за действительное значение принимают показания рабочего эталона низшего разряда (допустим, 4-го), для эталона 4-го разряда, в свою очередь, - значение физической величины, полученное с помощью рабочего эталона 3-го разряда. Таким образом, за базу для сравнения принимают значение СИ, которое является в поверочной схеме вышестоящим по отношению к подчиненному СИ, подлежащему поверке:

где: ∆Х_п - погрешность поверяемого СИ; Х_п - значение той же самой величины, найденное с помощью поверяемого СИ; Х_д - значение СИ, принятое за базу для сравнения, т.е. действительное значение.

Например, при измерении барометром атмосферного давления получено значение Х_п = 1017 гПа(гектопаскаль). За действительное значение принято показание рабочего эталона, которое равняло Х= 1020 гПа. Следовательно, погрешность измерения барометром составила:

∆Х_п = 1017- 1020 = -3 гПа.

Погрешности СИ могут быть классифицированы по ряду признаков, в частности:

- по способу выражения - абсолютные, относительные;

- по характеру проявления - систематические, случайные;

- по отношению к условиям применения - основные,
дополнительные.

Наибольшее распространение получили метрологические свойства, связанные с первой группировкой, - с абсолютными и относительными погрешностями.

Точность измерений СИ - качество измерений, отражающее близость их результатов к действительному (истинному) значению измеряемой величины. Точность определяется показателями абсолютной и относительной погрешности.

Определяемая по формуле: (4) ∆Х_п является абсолютной погрешностью. Однако в большей степени точность СИ характеризует относительная погрешность (д), т.е. выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности к действительному значению величины, измеряемой или воспроизводимой главным СИ:

Точность может быть выражена обратной величиной относительной погрешности - 1/5. Если погрешность δ = 0,1% или 0,001 = 10 3 , то точность равна 10 3 .

Ответственным этапом является оценивание погрешности измерений путем анализа возможных источников и составляющих погрешности измерений: методических составляющих (например, погрешности, возникающие при отборе и приготовлении проб), инструментальных составляющих (допустим, погрешности, вызываемые ограниченной разрешающей способностью СИ); погрешности, вносимые операторами (субъективные погрешности).

Лекция 4. Закономерности формирования результата измерения

Обязательными компонентами любого измерения являются средство измерения, метод измерения и человек, проводящий измерение. Несовершенство каждого из этих компонентов приводит к появлению своей составляющей погрешности результата. В соответствии с этим, по источнику возникновения различают инструментальные, методические и личностные погрешности.

Инструментальные погрешности Д_и обусловливаются методом измерений, свойствами прибора, качеством его изготовления.

Методические погрешности Д_м определяются несовершенством выбранного метода измерений, условиями выполнения измерений или особенностью самих измеряемых величин. Выявить, устранить или компенсировать методические погрешности является одной из главных задач метрологического обеспечения.

Субъективные погрешности  _Сб обусловливаются состоянием оператора, эргономическими свойствами рабочего места, несовершенством органов чувств, влиянием окружающей среды, и др.

Таким образом, полная погрешность

Инструментальная погрешность для большей части рабочих средств измерений составляет 80. 95% от полной погрешности. У рабочих средств измерений обязательно выделяют основную погрешность, которая свойственна данному прибору в нормальных условиях его применения.

Предел допустимой основной погрешности - это наибольшая основная погрешность, при которой прибор может быть допущен к применению и которая задается в виде абсолютных, приведенных или относительных погрешностей. Эта величина указывается в паспорте прибора. Кроме основной погрешности, свойственной средствам измерений при использовании их в нормальных условиях, отдельно нормируются пределы допустимых дополнительных погрешностей средств измерений, возникающих вследствие отклонений значений влияющих величин от их нормальных значений. Пределы дополнительных погрешностей указывают

отдельно от основной и нормируют в абсолютных величинах или долях от основной погрешности.

Наиболее характерными отклонениями нормальных условий измерений являются: отклонения от нормальной температуры, отклонения от выдержки до начала применения, отклонения от влажности, отклонения от освещенности рабочего места, отклонения от допустимой скорости движения воздуха и др.

Пример. Амперметр предназначен для измерения переменного тока с номинальной частотой (50±5) Гц. Отклонение частоты за эти пределы приведет к дополнительной погрешности измерения.

Для оценивания дополнительных погрешностей в документации на средство измерений обычно указывают нормы изменения показаний при выходе условий измерения за пределы нормальных.

Классификация погрешностей.

По характеру проявления во времени выделяют систематические и случайные составляющие погрешности (далее, для краткости, будем опускать слово составляющие там, где в этом нет необходимости).

Случайной погрешностью измерения называют погрешность, которая при повторных измерениях одной и той же величины в одних и тех же условиях изменяется случайным образом по знаку и (или) величине. Источником систематической погрешности может послужить, например, неточное нанесение отметок на шкалу стрелочного прибора, деформация стрелки. Случайная составляющая погрешности возможна из-за трения в опорах подвижной части прибора, колебаний температуры окружающего воздуха, влияния магнитных и электрических промышленных помех и т.п.

Абсолютная погрешность наиболее часто используется как характеристика измерительных средств для измерения линейных размеров, массы расхода газа, жидкости и др.

Читайте также: