3.1 Прямые измерения

Под прямыми измерениямипонимают измерения, при которых значения величины находят непосредственно. В них измеряемая величинапрямо пропорциональна непосредственно наблюдаемой

, (3.1)

где - известный коэффициент;

- поправка, вводимая в результат измерения.

Коэффициент известен априорно, исходя из анализа схемы включения СИТ (непосредственно или через усилитель, аттенюатор), предела измерений и т.д. Поправкапредставляет собой исключаемую часть систематической погрешности и также известна априорно. Она равна по абсолютной величине и противоположна по знаку показаниям СИТ при нулевом значении измеряемой величины.

Прямые измерения – наиболее распространенный и простой вид измерений. Эти измерения являются составным элементом косвенных, совместных и совокупных измерений. Прямые измерения можно производить путем однократных и многократных наблюдений. Выбор количества наблюдений определяется требованиями к точности измерения и степени трудоемкости обработки их результатов.

Наиболее распространенными на практике являются измерения с однократными наблюдениями (однократные измерения), как наиболее простые, производительные и дешевые. Однократные измеренияпроизводятся обычно в тех случаях, когда допускается погрешность измерения, достигающая удвоенного среднеквадратического отклонения (СКО) случайной составляющей погрешности СИТ.

Измерения с многократными наблюдениями (многократные измерения) производятся при повышенных требованиях к точности измерений. Такие измерения характерны для профессиональной метрологической деятельности и выполняются в основном сотрудниками метрологических служб, а также при тонких научных экспериментах. Это сложные, трудоемкие и дорогостоящие измерения, целесообразность которых должна быть всегда убедительно обоснована.

3.1.1 Обработка результатов прямых измерений с однократными

наблюдениями

Прямые однократные измерения проводят с числом наблюдений не более трех. Повторные наблюдения в этом случае служат для страховки от совершения промахов и грубых погрешностей. Для оценивания общей погрешности результатов прямых измерений с однократными наблюдениями необходимо априорно знать значения всех ее систематических и случайных составляющих. Порядок обработки заключается в следующем.

1. Анализируется схема измерения, априорная информация об условиях проведения измерения, метрологические характеристики применяемой аппаратуры.

2. Производится одно-три наблюдения значения измеряемой величины. Результат одного из наблюдений, не содержащих грубых ошибок и промахов, с учетом анализа схемы измерений и априорной информации, переводят в оценку результата измерения в соответствии с уравнением измерения (3.1).

3. Находят суммарную оценку неисключенных систематических погрешностей. Если эти погрешности постоянны, то суммирование их границ производится арифметически. Для условно постоянных составляющих применяются статистические способы суммирования, так как это делалось в предыдущем разделе для случайных погрешностей, заданных границами. Обычно считается, что в пределах границ составляющие неисключенных систематических погрешностей распределены равновероятно. Тогда для суммирования границ составляющих применяется выражение (2.66) в котором коэффициент К_P,для числа слагаемых больше четырех, принимается равным 0,95; 1,1 и 1,4 для вероятностей, соответственно, 0,9; 0,95 и 0,99. При малом числе слагаемых предлагается сравнить полученную таким образом суммарную границу с арифметической и принять в качестве окончательной границы меньшее значение.

4. Производят суммирование оценок СКО случайных погрешностей

. (3.2)

5. Задавшись доверительной вероятностью , с учетом закона распределения суммарной случайной погрешности (см. подраздел 2.6), находят её границы

. (3.3)

6. Производят суммирование систематической и случайной погрешностей (рис. 3.2). Предварительно выявляется соотношение между границами суммарной неисключенной систематической погрешности и СКО случайной погрешности

. (3.4)

Если , то систематической погрешностью пренебрегают и в качестве доверительных границ результата принимают доверительные границы составляющей. Если, то пренебрегают случайной составляющей и в качестве границы погрешности результата измерения принимают границу суммарных неисключенных остатков систематической погрешности. При промежуточных значенияхсуммарную погрешность результата измерения находят по формуле