32 Погрешности измерений и их классификация

Погрешность измерения встречается всегда при любых видах измерений и определяется метрологами как отклонение результата измерения от действительного размера измеряемой величины. В числовых величинах погрешность измерения ΔХ (дельта икс) подсчитывают как разность между результатом измерения Х изм и действительным размером Хдейств измеряемой величины: ΔХ = Х изм– Х действ .

Погрешности при измерениях зависят от многих причин и классифицируются следующим образом:

1) инструментальная погрешность возникает по ряду причин:

а) износ деталей измерительного прибора;

б) излишнее трение в механизме прибора;

в) неточное нанесение штрихов на шкалу прибора;

г) несоответствие действительного и номинального значения меры и т. д.;

2) систематическая погрешность – составляющая погрешности результата измерения, остающаяся постоянно для данного ряда измерений или же закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же физической величины.

Систематическая погрешность по характеру проявления подразделяется на:

а) постоянную;

б) прогрессивную;

в) периодическую.

Постоянная систематическая погрешность – погрешность, длительное время сохраняющая свое значение (например, в течение всей серии измерений). Эта погрешность встречается наиболее часто. Прогрессивная систематическая погрешность – непрерывно возрастающая погрешность (например, от постоянного устойчивого износа измерительных механизмов, приборов).

Периодическая систематическая погрешность – погрешность, значение которой является функцией времени или функцией перемещения указателя измерительного прибора (например, наличие эксцентриситета в угломерных приборах с круговой шкалой вызывает систематическую погрешность, изменяющуюся по периодическому закону).

Исходя из причин появления систематических погрешностей, различают:

1) инструментальные погрешности;

2) погрешности метода;

3) субъективные погрешности;

4) погрешности вследствие отклонения внешних условий измерения от установленных методами.

Погрешность метода измерений возникает из—за несовершенства метода измерений или допущенных его упрощений, установленных методикой измерений. Субъективная погрешность измерения обусловлена индивидуальными погрешностями оператора (ее называют еще личной погрешностью).

Погрешность вследствие отклонения (в одну сторону) внешних условий измерения от установленных методикой измерения приводит к возникновению систематической составляющей погрешности измерения.

33 Классификация и свойства измерения

На практике нужно осуществлять измерения различных величин, веществ, явлений, процессов. Всевозможные проявления всякого свойства создадут множества, изображение компонентов которых на упорядоченное множество чисел или в общем случае условных знаков создадут шкалы измерения данных свойств.

Шкалой физической величины называется шкала измерений количественного свойства.

В зависимости от логической структуры проявления свойств можно выделить пять ключевых видов шкал измерения.

1. Шкала наименований (школа классификаций). Подобные шкалы применяются для классификации эмпирических объектов, свойства которых выражаются лишь в отношении эквивалентности. Данные свойства нельзя принимать за физические величины, вследствие этого подобные шкалы не являются шкалами физических величин. Это наиболее простой вид шкал.

В шкалах наименований, в которых причисление отражаемого свойства к какому—либо классу эквивалентности исполняется с применением органов чувств человека, наиболее соответствует результат, избранный большинством экспертов. Как пример можно привести атласы цветов, предназначенные для идентификации цвета.

2. Шкала порядка (шкала рангов). В случае проявления свойства данного эмпирического объекта применительно к эквивалентности и порядку по возрастанию или убыванию количественного проявления свойства для него возможно построение шкалы порядка. Она может быть монотонно возрастающей или убывающей и дает возможность определить отношения больше либо меньше между величинами, характеризующими данное свойство.

В ситуации, когда степень познания явления не дает возможность достоверно установить отношения, существующие между величинами данной характеристики, используют эмпирические шкалы порядка. Условная шкала – это шкала физических величин, первоначальные значения которой сформулированы в условных единицах.

3. Шкала интервалов (шкала разностей). Эта шкала используется для объектов, качества которых удовлетворяют отношениям эквивалентности порядка n аддитивности. Шкала интервалов включает в себя одинаковые интервалы, обладает единицей измерения и произвольно выбранным началом – нулевая точка.

4. Шкала отношений. Эта шкала изображает свойства эмпирических объектов, удовлетворяющих отношениям эквивалентности, порядка и аддитивности (шкалы второго порядка), а зачастую и пропорциональности. Как пример можно привести термодинамическую температуру (первый порядок) и шкалу массы (второй порядок).

5. Абсолютные шкалы – шкалы, которые имеют все свойства шкал отношений, а также обладают естественным и однозначным определением единицы измерения и обладающие полной самостоятельностью по отношению к принятой системе единиц измерений.