Лекция 5. ПОГРЕШНОСТИ СРЕДСТВ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ И РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

Качество средств измерительной техники и результатов измерений характеризуют указанием их погрешностей. Поскольку погрешность измерения является функцией большого количества параметров, то в метрологической практике установилось их деление на некоторые разновидности. Всего их около трех десятков и профессиональный подход к измерению предполагает четкую ориентацию в этой классификации погрешностей.

Следует различать погрешность средств измерительной техники и погрешность результатов измерений. Первая из них – это число, которое характеризует размер зоны неопределенности результата измерения. Погрешность же прибора – это важнейшая метрологическая характеристика как средства измерительной техники. Поэтому нельзя думать, что, выполнив измерение, например, электрического тока с помощью амперметра класса точности 1,0, мы получим результат измерения с погрешностью 1%.

Погрешность измерения - это отклонение результата измерения от истинного значе­ния измеряемой величины. Погрешность измерения является основным показателем его точности.

Причины возникновения погрешности измерений могут быть выявлены из анализа процесса измерения, в котором участвуют объект измерения, средство измерительной техники, оператор и с учетом условий внешней среды, в которых производится измерение.

Погреш­ности классифицируются по ряду признаков.

По способу выражения погрешности делят на абсолютные и относительные. Абсо­лютная погрешность DХ равна разности между результатом измерения Х и истинным значением измеряемой величины Х_ист:

В соответствии с ДСТУ 2681-94 действительное значение называется также условно истинным, то есть значение, найденное экспериментально с такой точностью, что для данной цели оно может быть использовано вместо истинного.

Размерность абсолютной погрешности совпадает с размерностью измеряемой вели­чины. Однако не всегда численное значение абсолютной погрешности может служить по­казателем точности измерения. Например, погрешность в 1 мм при измерении линейных размеров здания может считаться весьма малой, в то время как при измерении диаметра иголки – недопустимо большой. Поэтому погрешность измерения выражают также в отно­сительных величинах. Под относительной погрешностью d_Х понимают отношение аб­солю­тной погрешности DХ измерения к истинному значению Х_и или (приближенно) к ус­лов­но истинному значению измеряемой величины:

В зависимости от значения измеряемой величины Х относительная погрешность d_Х

По характеру проявления погрешность делятся на систематические и случайные.

Систематическая погрешность – это такая составляющая погрешности, которая остается постоянной или прогнозировано изменяется в ряде измерений одной и той же величины.

Случайная погрешность – составляющая погрешности, которая непрогнозировано изменяется в ряде измерений одной и той же величины.

По месту возникновения погрешности делят на методические и инструментальные.

Инструментальная погрешность - составляющая погрешности измерения, обус­лов­ленная свойствами средств измерительной техники. Инструментальные (приборные или аппаратные) погреш­ности принадлежат данному средству измерения, могут быть определены при его испытаниях и занесены в его паспорт.

Методическая погрешность – составляющая погрешности измерения, которая обусловлена неадекватностью объекта измерения и его модели, принятой при измерении.

Например, при оценке точности измерений размера некоторой детали следует учитывать чистоту обработки поверхностей и степень соответствия формы детали приня­той некоторой упрощенной математической модели (цилиндр, параллелепипед и т.д.). Очень часто методическая погрешность из-за того, что мы вынуждены измерять не ту величину, которая должна быть измерена, а некоторую другую, близкую, но не равную ей. Примером может служить измерение электрического напряжения вольтметром с собст­венным сопротивлением, сравнимым с сопротивлением электрической цепи.

Отличительной особенностью методической погрешности является то, что ее величина зависит не только от измерительного прибора, но и от методики проведения измерений, от конкретно сложившегося соотношения некоторых параметров.

По характеру зависимости от значения измеряемой величины погрешности различают погрешности аддитивные и мультипликативные.

Аддитивной погрешностью называется такая погрешность, которая не зависит от значения измеряемой величины.

Мультипликативной погрешностью называется составляющая погрешности, которая пропорциональна измеряемой величине.

По характеру изменения измеряемой величины во времени различают погрешности статические и динамические.

Статическая погрешность имеет место в том случае, когда в процессе измерения измеряемую величину можно считать неизменной.

Динамической погрешностью называется составляющая погрешности, которая возникает дополнительно к статической во время динамических измерений.

На величину погрешности средств измерительной техники оказывают влияние условия проведения измерительного эксперимента. Наиболее существенное влияние оказывают температура окружающей среды, атмосферное давление, влажность, а также амплитуда и частота напряжения в сети питания прибора, если оно необходимо. Применительно к электро­из­мери­тельным приборам согласно ГОСТ 22261-94 влияние условий измерений учитывают определением нормальных и рабочих условий применения. Погрешность средства измерительной техники в нормальных условиях его использования называется основной. Если при использовании средства измерительной техники имеет место отклонение одной или нескольких влияющих величин от нормальных условий, погрешность измерения может увеличиться за счет появления дополнительной погреш­ности.

Контрольные вопросы

1. Назовите основные характеристики (классификационные признаки) измерений.

2. Что такое принцип измерения?

3. Назовите известные Вам измерения некоторых физических величин и укажите, на каких принципах они основаны.

4. Что такое вид измерений?

5. Что такое такое прямое измерение?

6. Дайте определение косвенного измерения.

7. Почему для некоторых физических величин применяют косвенные измерения, а не более простые прямые измерения?

8. Имеются пружинные весы со шкалой и равноплечие весы с набором гирь. Проанализи­руйте, как в этих приборах реализована основная операция измерения – сравнение измеряемой величины с мерой. Какие методы измерения реализованы в этих приборах для измерения массы?

9. Дайте определение совокупных измерений. Приведите пример.

10. Дайте определение совместных измерений. Приведите пример.

11. Приведите примеры приборов непосредственной оценки.

12. Опишите нулевой метод измерения. В чем состоит его основная особенность?

13. Опишите дифференциальный метод измерения. В чем состоит его основная особенность?

14. Что такое метод измерения с замещением. В чем состоит его основная особенность?

15. В чем состоит сущность измерения методом замещения? Приведите пример такого измерения.

16. Как делятся измерения по по характеру изменения измеряемой величины во времени?

17. Как делятся измерения по степени избыточности получаемой измерительной информации?

18. Как делятся измерения по по точности их выполнения?

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: