5. Систематические погрешности. Способы обнаружения и устранения.

Систематическая погрешность (с.п.) – составляющая погрешности измерения, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же величины. Выявление и оценка систематических погрешностей являются наиболее трудным моментом любого измерения и часто связаны с необходимостью проведения исследований. Обнаруженная и оцененная систематическая погрешность исключается из результата введения поправки. В зависимости от причины возникновения различают следующие систематические погрешности.

По характеру изменения во времени систематические погрешности подразделяются на постоянные и переменные.

Постоянные систематические погрешности остаются неизменными в течении всей серии измерений. Они возникают, например, при неправильной установке начала отсчета, неправильной градуировке и остаются постоянными при всех повторных наблюдениях. Поэтому, если уж они возникли, их очень трудно обнаружить в результатах наблюдений.

Среди переменных систематических погрешностей изменяются в процессе измерений, принято выделять прогрессивные(изменяются монотонно) и периодические ( изменяются по более сложному закону).

В зависимости от причин возникновения рассматриваются:

Погрешность метода (теоретич. погрешность) измерений – составляющая погрешности измерения, обусловленная отличием принятой модели измерения от модели адекватно описывающеё св-ва, подлежащие измерениям. Погрешность определяется: недостаточной изученностью явления, положенного в основу измерения; влиянием средства измерения на объект измерения; неточностью применяемых алгоритмов, сделанными допущениями или упрощениями.

Особенностью методической погрешностью является, то что она не может быть указана в нормативной документации на средство измерения, т.к. определяется хар-ками объекта.

Инструментальная погрешность – составляющая погрешность измерения, погрешность самого прибора, она обусловлена несовершенством конструкции и технологии изготовления. Данная погрешность имеет несколько составляющих, наиболее важные из которых определяются несовершенством конструкции (или схемы), технологии изготовления средств измерений, постепенных их износом и старением материалов, из которых эти средства изготовлены.

Погрешность установки является следствием неправильности установки средств измерений.

Погрешность от влияющих величин является следствием воздействия на объект и средства измерения внешних факторов (тепловых и воздушных потоков, магнитных, электрических, гравитационных и других полей, атмосферного давления, влажности воздуха, ионизирующего излучения).

Субъективная погрешность обусловлена индивидуальными свойствами человека, выполняющего измерения.

Методы исключения систематической погрешности:

1) обнаружение с.п., а также их источников до начала измерения. Этот способ включает поверку и градуировку до начала процесса измерения, правильность установки средства измерения и учет внешних влияющих факторов.

2) исключение погрешности в процессе измерения. Это возможно при проведении повторных измерений. При этом необходимо, чтобы физ. величина была постоянна. Чаще всего дополнительное измерение проводится с помощью средства измерения, основанного на другом методе (метод транквилизации).

3) метод инвариантности. Метод при котором средства измерения содержат дополнительный канал, к входу которого не подключается измеряемая величина, но который находится под воздействием внешних влияний.

4) устранение с.п. с помощью поправки. Для этого к результату прибавляется некоторое значение либо умножается на коэффициент.

Рез-ты измерений содержащие систематические погрешности называются неисправленными рез-тами, при проведении измерений стараются либо создать условия при которых погрешности будут минимальные, либо исключить их после измерений. Это достигается тем, что по возможности устраняются влияющие воздействия до того как проводить измерение и определяются поправки ( до того как начнём измерения).

Метод рандомизации основан на том что погрешность системы для каждой физической величины является случайной для совокупности приборов и далее случайную погрешность обрабатывают известными методами.

Средний метод анализа знаков не исключает случайные погрешности, т.е. если знак «+» меняется на «-», то имеет место монотонная погрешность, если же знаки чередуются, то имеет место систематическая погрешность.

Графический – строится график случайных погрешностей, которые соединяются плавной линией. По ее характеру можно судить, есть погрешность или нет.

Структурный метод Аббе: определяют коэффициенты

Полученное значение сравнивают с табличным.

Там где с.п. не может быть устранена полностью – она должна быть оценена.