Субъективные погрешности измерений
Согласно РМГ 2999, субъективная погрешность измерения – это составляющая систематической погрешности измерений, обусловленная индивидуальными особенностями оператора. Исходя из механизма возникновения таких погрешностей, их иногда еще называют личными (личностными) погрешностями (а также погрешностями оператора).
Сделанный в рассмотренном определении акцент на том, что субъективные погрешности измерения являются только систематическим, является некорректным, поскольку на практике существует множество причин, вызывающих случайные изменения субъективных погрешностей. Например, погрешности манипулирования чаще всего бывают случайными.
В зависимости от причин возникновения субъективные погрешности измерений можно классифицировать следующим образом.
Погрешности манипулирования возникают из-за неидеальных действий оператора при оперировании объектом измерения, средствами измерения и вспомогательными устройствами в процессе выполнения измерений.
При выполнении измерений операторам весьма часто приходится манипулировать устройствами настройки, корректировки, совмещения нуля, устройствами базирования объектов и средств измерения, ориентирования измерительных наконечников, устройствами подсоединения средств измерений к объектам измерений (чувствительными элементами).
Очевидно, что в этом случае недостаточно аккуратные действия операторы и будут приводить к возникновению соответствующих погрешностей манипулирования. Очевидно, что эти погрешности в очень большой степени будут зависеть от квалификации оператора, его опыта и практических навыков.
Погрешности отсчитывания возникают при снятии показаний оператором с аналоговых отсчетных устройств типа шкала-указатель. Очевидно, что такие погрешности нехарактерны приборам с дискретной выдачей информации на цифровое табло.
При использовании аналоговых отсчетных устройств типа шкала-указатель, в случае, когда указатель будет располагаться между двумя соседними отметками шкалы, отсчет может сниматься либо с округлением показаний до целого значения шкалы деления, либо до ее половины, либо с интерполированием доли деления шкалы.
Предельное значение погрешности округления составляет
∆окр = 0,5*с
Предельная погрешность округления составляет 0,5с,
где с – цена деления отсчетного устройства.
Погрешность интерполирования гораздо меньше погрешности округления и ее предельное значение составляет
∆инт = 0,1*с
При интерполировании до 1/10 цены деления.
У опытных операторов при удачной эргономике отсчетного устройства эта погрешность может достигать значения 1/20*с.
Погрешность из-за параллакса возникает по причине недостаточно точного проецирования на глаз оператором указателя, находящегося на некотором расстоянии от поверхности шкалы в направлении, перпендикулярном поверхности шкалы. Эта погрешность имеет место только в том случае, когда плоскость шкалы и плоскость перемещения указателя не совпадает и ее графически можно интерпретировать следующим образом:
f – мнимое смещение стрелки
φ – фактический угол зрения оператора
h – высота указателя над шкалой
Предельное значение погрешности из-за параллакса рассчитывают по следующей эмпирической формуле:
∆пар = 0,13 h/T
Где Т – чувствительность используемого измерительного прибора
Т = ∆Uвых/∆Uвх
Определяется как отношение измеряемого сигнала на выходе к вызвавшему его изменению ФВ (сигнала на входе измерения).
На практике используют различные способы снижения погрешности из-за параллакса, которые делятся на 2 группы:
Способы, направленные на максимальное сближение указателя со шкалой (например, скошенные кромки шкалы нониуса штангенциркуля и барабана микрометра, перемещающийся по шкале световой указатель или индекс и т.д.)
Способы, направленные на приближение угла зрения оператора к нормальному (например, использование специальных наглазников и налобников в оптических приборах, зеркальные полоски под шкалой как у некоторых электроизмерительных приборов).
В стандартизованных серийно выпускаемых средствах измерений погрешность из-за параллакса имеет пренебрежимо малое значение.