1. Природа экспериментальных ошибок и неопределенностей.

Конечным результатом любого эксперимента являются данные, пред­ставленные в той или иной форме. Более сложные эксперименты связаны, как правило, с меньшей точностью и конечные результаты могут содер­жать большие ошибки. Поэтому изучение природы ошибок и неопределенностей играет важную роль в планировании и проведении экспери­мента. Ни один эксперимент не следует проводить без учёта этого фак­тора. Особенно опасна недостаточная оценка этого фактора при прове­дении промышленного эксперимента, что может привести к авариям и катастрофам. Проработка какого-либо инженерного эксперимента связана со сле­дующей последовательностью действий: 1/ вначале производится плани­рование, 2/ затем приобретается оборудование, 3/ затем проводятся ис­пытания, 4/ далее выполняется анализ и, наконец, 5/ составляется от­чёт. Анализ ошибок выходит на первый план на этапах планирования и приобретения оборудования.

1. Виды ошибок

Имеется три источника экспериментальных ошибок:

1. Чувствительный элемент прибора неправильно отображает измеряемую величину. Например, при наличии окисленных клемм бортовой вольт­метр регистрирует не истинное бортовое напряжение. 2. Индикатор, либо какая-то промежуточная часть измерительного при­бора неправильно отображает реакцию чувствительного элемента. На­пример, если датчик давления масла в системе смазки двигателя ра­ботает нормально, но биметаллическая пластина указателя давления вышла из строя, то это приводит к неверным показаниям. 3. Неспособность наблюдателя правильно снять показания прибора. Это может произойти, например, с оператором в критической ситуации, либо с пилотом в аварийной ситуации, когда легко перепутать пока­зания приборов.

Три перечисленных выше источника погрешностей порождают два ос­новных класса ошибок: случайные и систематические.

Примером случайной ошибки являются показания тахометра, приведён­ные на рис.1а /1040, 960, 1050, 1000, 980, 990 об/мин /. Если заранее известно о стабильности оборотов двигателя в районе 1000 об/мин, то такой график свидетельствует о неточности показаний тахометра.

Рис.1 (а) Рис.1 (б)

Пример систематической ошибки дают показания тахометра на рис.1б (920, 918, 915, 917, 919 об/мин) при известной скорости двигателя 1000 об/мин.

Тахометр с показаниями Рис.1а следует отремонтировать, либо заменить, а тахометр с показаниями Рис.16 достаточно заново откалибровать.

Как правило, инженеру заранее неизвестно о характере ошибок измерения, поэтому во многом приходится полагаться на интуицию. Од­ним из способов уменьшения ошибок является калибровка, т.е. провер­ка измерительного прибора во всём диапазоне измеряемых величин. Ес­ли случайная ошибка прибора незначительна, то построение калибровоч­ной кривой служит для нанесения на шкалу прибора точных отсчётов /Рис.2а/.

Рис. 2 Результаты калибровки неисправного манометра с помощью эталонного манометра при отсутствии (а) и наличии (б) “заедания” либо мертвого хода.

Систе­матическую ошибку легко обнаружить с помощью нескольких сравнений со стандартным значением входной величины. Со случайной ошибкой де­ло обстоит сложнее.