7. Классификация и методы устранения систематических погрешностей

Источниками систематических погрешностей могут быть все 3 компонента измерений: метод измерения, средства измерения и экспериментатор.

Методические систематические погрешности. Они определяются погрешностями метода измерения.

Инструментальные систематические погрешности. Несколько составляющих:

Погрешность измерений. Обусловлена самой измеряемой величиной. Данная погрешность определяется параметрами входа измеряемого прибора.

Погрешность измерительного устройства. Определяется либо неисправностью измерительного прибора, либо неточностью его градуировки.

Погрешность из-за не учета влияющих воздействий. Определяется нестабильностью источника питания, отклонением температуры, влажности, давления и т.д.

Погрешность измерения, обусловленая инерционностью средств измерений.

Субъективные систематические погрешности:

погрешности параллакса;

погрешности считывания;

погрешности интерполяции.

Различают так же постоянные и закономерно измеряемые систематические погрешности.

Устранения постоянных систематических погрешностей.

Метод замещения. В этом методе сравнение измеряемой величины и известной (меры) осуществляется самим измерительным прибором. Сравнение осуществляется заменой измеряемой величины известной, при неизменном состоянии показаний используемых средств измерений. Значение известной величины (меры) и есть отсчет без систематической составляющей погрешности.

Метод противопоставления. В этом методе на сравнивающее устройство подаются одновременно две величины: измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой. Для исключения систематических погрешностей производят два измерения. Измерения организуются таким образом, чтобы причина постоянных погрешностей оказывала разные, но известные воздействия на результаты измерения. Истинные значения находят, решая систему из двух уравнений.

Пример. Способ взвешивания Гаусса.

Взвешивание производят на рычажных весах.

Первое взвешивание - груз в первой части: .

Второе взвешивание - груз во второй части: .

;

Истинное значение веса: .

Метод компенсации погрешности по знаку. Для компенсации погрешности по знаку проводят два измерения одной и той же величины. Измерения организуют таким образом, чтобы систематическая погрешность входила в результат измерения с разными знаками. Результат измерения определяют как полусумму полученных показаний. Применяют для проверки источников питания и батарей.

Устранение прогрессирующих систематических погрешностей.

Прогрессирующая систематическая погрешность - это погрешность, монотонно возрастающая или монотонно убывающая в функции, некоторого аргумента вызывающего данные изменения.

Способ симметричных наблюдений. Измерения производят последовательно, через одинаковые промежутки времени, а затем вычисляют среднеарифметическое значение симметрично расположенных наблюдений относительно определяемой величины.

Устранение систематических погрешностей при сложных закономерностях их изменений.

Метод рандомизации. Значение систематических погрешностей переводят в случайные. Организуется специальной процедурой измерений. Случайные погрешности выявляются и методом статистики исключаются.

Пример. Измеряем одну и ту же величину несколькими приборами одного и того же типа. Систематические погрешности приборов от прибора к прибору изменяются случайным образом. Таким образом, систематические погрешности можно рассматривать как случайные величины.

Способы определения систематических погрешностей:

способом индивидуальной градуировки;

способом учета функций влияния величин, имеющих известные или контролируемые при измерении значения;

способом непосредственной калибровки средства измерения перед каждым измерением.