30. Характеристика качества измерений.

Основными характеристиками качества измерений явл.:

1) Погрешность

2) Точность

3) Сходимость

4) Воспроизводимость

5) Единство измерений

Погрешность — это разность между показаниями СИ и ис¬тинным (действительным) значением измеряемой физической величины. Поскольку истинное значение физической величины неизвестно, то на практике пользуются ее действительным значением.

Составляющие погрешностей измерений по источникам их возникновения могут быть классифицированы следующим образом:

• погрешности средств измерений (инструментальные погрешности),

• методические погрешности (иногда называемые погрешностями метода измерений),

• погрешности из-за отличия условий измерений от нормальных (погрешности "условий"),

• субъективные погрешности оператора (погрешности оператора, личностные погрешности).

К инструментальным погрешностям относят все погрешности средств измерений и вспомогательных устройств, например, погрешности прибора, мер для его настройки, установочных узлов или соединительных проводов и т.д.

Методические погрешности могут включать составляющие, возникающие из-за принятых при измерении или обработке результатов теоретических допущений (некорректная идеализация измерительного преобразования), а также погрешности из-за не соответствия модели реальному объекту измерений (некорректная идеализация объекта измерений).

К погрешностям из-за несоблюдения нормальных условий измерений следует отнести все те составляющие погрешности измерения, которые вызваны воздействием на измеряемый объект и средства измерений любой влияющей физической величины, выходящей за пределы нормированных значений. Влияющей физической величиной является величина, которая не является измеряемой, но может оказать влияние на результаты измерений своим воздействием на объект измерений либо на СИ, или на то и на другое. Следует внимательно относиться к дополнительным погрешностям средств измерений из-за действия влияющих величин, которые встречаются в нормированных метрологических характеристиках, поскольку учет только этих составляющих может привести к "потере" результатов воздействия влияющих величин на объект измерения. Температурные, электромагнитные и другие поля, наличие вибраций, избыточная влажность и множество других факторов могут привести к искажению самой измеряемой величины и (или) измерительной информации о ней в цепи измерительного преобразования средства измерений.

Субъективные погрешности не следует ограничивать только погрешностями отсчитывания результата с устройства типа шкала-указатель. В эту группу субъективных погрешностей могут входить погрешности из-за параллакса, а также погрешности интерполирования или округления доли деления при измерении.

Следует помнить и о таких возможных составляющих субъективной погрешности, как погрешности манипулирования средствами измерений (устройствами совмещения, настройки и корректировки нуля, арретирования, базирования СИ) и самим измеряемым объектом.

Некорректным следует считать встречающееся в технической литературе деление субъективных погрешностей на "погрешности присутствия" и "погрешности действия". Под погрешностями присутствия понимают те, которые вызваны температурным и другими полями оператора. Более правильным здесь представляется рассматривать оператора как один из источников возмущения, вызывающего искажение условий измерения.

По значимости все погрешности (составляющие и интегральные) можно делить на значимые и пренебрежимо малые. К пренебрежимо малым составляющим погрешностям относят те, которые при суммировании практически не оказывают влияния на окончательный результат. К ним, например, можно отнести любые случайные составляющие, которые на порядок меньше доминирующих погрешностей.

Погрешность измерения (суммарная) считается пренебрежимо малой, если отягощенный ею результат измерений может считаться действительным значением измеряемой величины. Действительное значение измеряемой физической величины — это значение, полученное в результате измерений и настолько близкое к истинному, что для данной измерительной задачи может использоваться вместо него. Установление действительного значения измеряемой величины должно предваряться выбором допустимой погрешности измерений, которая и будет представлять собой предел пренебрежимо малого значения погрешности результата измерения.

Правильность результатов измерений - характеристика качества измерений, отражающая близость к нулю систематических погрешностей результата.

Точность измерений СИ — качество измерений, отражающее близость их результатов к действительному (истинному) значе¬нию измеряемой величины. Точность определяется показателя¬ми абсолютной и относительной погрешности.

Сходимость результатов измерений — характеристика каче¬ства измерений, отражающая близость друг к другу результа¬тов измерений одной и той же величины, выполненных повтор¬но одними и теми же средствами, одним и тем же методом, в одинаковых условиях и с одинаковой тщательностью.

Количественная оценка сходимости может быть дана с по¬мощью разных показателей. Так, в стандартах на методы опре¬деления химического состава мяса сходимость указывается в различной форме: при определении нитрита за результат ана¬лиза принимают среднее арифметическое из двух параллельных определений при расхождении по отношению к среднему не бо¬лее 10% при Р = 0,95; при определении азота разница между ре¬зультатами двух определений, выполненных одновременно или с небольшими промежутками времени одним и тем же химиком-аналитиком, не должна превышать 0,10 г азота на 10 г образца.

Высокая сходимость результатов измерения очень важна при оценке показателей качества товаров, приобретаемых потреби¬телем в виде партии (см. выше пример с керамической плиткой).

Воспроизводимость результатов измерений — повторяе¬мость результатов измерений одной и той же величины, полу¬ченных в разных местах, разными методами, разными операто¬рами, в разное время, но приведенных к одним и тем же условиям измерений (температуре, давлению, влажности и др.).

Единство измерений - характеристика качества измерений , заключающаяся в том, что их результаты выражены в узаконенных единицах, а погрешности результатов измерений известны с заданной вероятностью и не выходят за установленные пределы.

31. Погрешности измерений.

Процесс измерения неизбежно сопровождается ошибками, которые вызываются несовершенством измерительных средств, нестабильностью условий проведения измерений, несовершенством самого метода и методики измерений, недостаточным опытом и несовершенством органов чувств человека, выполняющего измерения, а также другими факторами.

Погрешность измерения, выраженная в единицах измеряемой величины, называется абсолютной. Она не всегда является информативной. (П: погрешность 0,01 мм может быть достаточно большой при измерениях величин в десятые доли миллиметра и малой при измерениях величин, размеры которых превышают несколько метров.)

Более информативной величиной является относительная погрешность, под которой понимают отношение абсолютной погрешности измерения к ее истинному значению (или математическому ожиданию).

Именно относительная погрешность используется для характеристики точности измерения.

По своему характеру (закономерностям проявления) погрешности измерения подразделяются на:

1. Систематические погрешности. Относят погрешности, которые при повторных измерениях остаются постоянными или изменяются по какому-либо закону. Систематические погрешности при измерении одним и тем же методом и одними и теми же измерительными средствами всегда имеют постоянные значения. К причинам, вызывающим их появление, относят:

- погрешности метода или теоретические погрешности (ошибки или недостаточная разработанность метода, влияние инструмента на св-ва объекта);

- инструментальные погрешности (связаны с погрешностями средств измерения, вызванными погрешностями изготовления или износом составных частей измерительного средства);

- погрешности, вызванные воздействием окружающей среды и условий измерения (относят температуру (например, измерения еще не остывшей детали), вибрации, нежесткость поверхности, на которую установлено измерительное средство, и т. п.).

2. Случайные погрешности. Случайные погрешности - это погрешности, принимающие при повторных измерениях различные, независимые по знаку и величине значения, не подчиняющиеся какой-либо закономерности. Причин, вызывающих случайные погрешности, может быть много; например колебание припуска на обработку, механические свойства материалов, посторонние включения, точность установки деталей на станок, точность средства измерения в заготовке, изменение измерительного усилия крепления детали на станке, силы резания и др.

3. Грубые погрешности (промахи) – это погрешности, не характерные для технологического процесса или результата, приводящие к явным искажениям результатов измерения. Наиболее часто они допускаются неквалифицированным персоналом при неправильном обращении со средством измерения неверным отсчетом показаний, ошибками при записи или вследствие внезапно возникшей посторонней причины при реализации технологических процессов обработки деталей. Они сразу видны среди полученных результатов, так как полученные значения отличаются от остальных значений совокупности измерений.

Разность между средним арифметическим значением результатов измерения и значением меры с точностью, определяемой погрешностью при ее аттестации, называется поправкой. Она вносится в паспорт аттестуемого средства измерения и принимается за искомую систематическую погрешность.

В практике использования измерений очень важным показателем становится их точность, которая представляет собой ту степень близости итогов измерения к некоторому действительному значению, которая используется для качественного сравнения измерительных операций. А в качестве количественной оценки, как правило, используется погрешность измерений. Причем чем погрешность меньше, тем считается выше точность.