ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТЕЙ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ
Погрешность измерения – отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины. Причины возникновения погрешностей весьма разнообразны. На практике сложилось деление погрешностей на ряд разновидностей, за каждой из которых закреплено определенное наименование.
Инструментальные и методические погрешности
Инструментальными (приборными) погрешностями называются такие погрешности, которые принадлежат данному средству измерений (СИ), могут быть определены при его испытаниях и занесены в паспорт. Эти погрешности обусловлены свойствами самого СИ.
Методическими погрешностями называются погрешности, связанные с методом использования прибора для измерений, со схемой, по которой проводятся измерения и не зависящие от инструментальных погрешностей СИ.
Пример
методической погрешности.
Пусть,
как показано на рис. 1, толщина пластины
измеряется индикатором. Если рабочий
стержень индикатора составляет угол
0
с нормалью
к поверхности
пластины, то вместо действительной
толщины пластины
индикатором
измеряется "косая толщина"
.
Появляется методическая погрешность
(
),
где
.
Указанная погрешность связана со схемой
измерений и не зависит от инструментальной
погрешности индикатора.
Экспериментатор при осуществлении выбранной методики измерений должен различать измеряемую величину и величину подлежащую измерению. Оценка возможного различия этих величин должна выполняться экспериментатором.
Основная и дополнительная погрешности СИ
Инструментальная погрешность СИ, измеренная в нормальных условиях работы прибора, регламентированных нормативными документами, называется основной погрешностью. В большинстве случаев для СИ за нормальные условия принимается температура помещения (20 5)С, атмосферное давление (750 30) мм рт.ст., относительная влажность воздуха 65 15%.
Изменения показаний вследствие отклонения
условий эксплуатации от нормальных
называются дополнительными
погрешностями.
Дополнительные погрешности нормируются
указанием коэффициентов влияния
отдельных величин (дестабилизирующих
факторов) на изменение показаний.
Например, дополнительная погрешность
может быть определена как
,
где
- коэффициент влияния, а
- отклонение от нормальных условий.
Погрешность прибора в реальных условиях его эксплуатации называется эксплуатационной и складывается из его основной погрешности и всех дополнительных и может быть много больше его основной погрешности.
Систематические, прогрессирующие и случайные погрешности
Систематическими называются погрешности, не изменяющиеся с течением времени либо закономерно изменяющиеся в зависимости от определенных параметров.
Особая опасность постоянных систематических погрешностей заключается в том, что их присутствие чрезвычайно трудно обнаружить. В отличие от случайных, прогрессирующих или являющихся функциями определенных параметров погрешностей постоянные систематические погрешности внешне себя никак не проявляют и могут долгое время оставаться незамеченными. Единственный способ их обнаружения состоит в поверке прибора путем повторной аттестации по образцовым мерам или сигналам.
Прогрессирующими (или дрейфовыми) называются непредсказуемые погрешности, медленно изменяющиеся во времени. Эти погрешности, как правило, вызываются процессами старения тех или иных деталей СИ. Особенностью прогрессирующих погрешностей является то, что они могут быть скорректированы поправки лишь в заданный момент времени, а далее вновь непредсказуемо возрастают. Поэтому в отличие от систематических погрешностей, которые могут быть скорректированы поправкой, найденной один раз на весь срок службы прибора, прогрессирующие погрешности требуют повторения коррекции.
Случайными погрешностями называют непредсказуемые ни по знаку, ни по размеру погрешности. Они определяются совокупностью причин, трудно поддающихся анализу. Присутствие случайных погрешностей легко обнаруживается при повторных измерениях в виде некоторого разброса получаемых результатов. Таким образом главной отличительной чертой случайных погрешностей является их непредсказуемость от одного отсчета к другому. Поэтому описание случайных погрешностей может быть осуществлено только на основе теории вероятностей и математической статистики.
Отметим, что такое деление погрешностей является весьма упрощенным. В реальной действительности эти составляющие погрешности проявляются совместно и образуют единый нестационарный случайный процесс.