Тема 4. Выполнение измерений
Все измерения, которые выполняются на практике, обладают общей особенностью - они никогда не дадут истинное значение измеряемой величины, а только некоторое значение, которое приближается к истинному. Поэтому при выполнении измерений очень важно, как оценить будущую (ожидаемую) погрешность измерений, так и уметь обрабатывать полученные при измерении данные для определения полученной погрешности. В зависимости от ожидаемой погрешности и необходимой точности измерений делается выбор измерительных приборов. Основной характеристикой прибора, который влияет на его выбор для измерений с необходимой точностью, является класс точности средства измерения. Для снижения погрешности, которая возникает в процессе измерений, используют специальные методики выполнения измерений и способы обработки измерительных данных. Только после этой обработки получают результат измерения, в котором всегда указывается погрешность, с которой получены значения измеряемой величины.
4.1. Погрешность измерения
4.1.1. Понятие погрешности
Погрешность измерения – это отклонения результата измерения от истинного значения величины, которая измеряется. Однако, поскольку истинное значение величины, которая измеряется остается неизвестным, а известно только действительное значение, на практике можно найти лишь близкую оценку погрешности. Погрешность измерения представляет собой сумму целого ряда составных, каждый из которых имеет свою причину. В зависимости от формы выражения различают абсолютную и относительную погрешности измерений.
Абсолютной называют погрешность измерений (х), выраженную в единицах измеряемой величины. Абсолютная погрешность выражается формулой
х = А – Хист А - Хд
где А - результат измерения;
Хист - истинное значение измеряемой величины;
Хд - действительное значение измеряемой величины.
Относительная погрешность (х) - отношения абсолютной погрешности измерения к истинному (действительному) значению измеряемой величины. Относительная погрешность в процентах выражается формулой
4.1.2. Причины и характеристика погрешностей
Погрешность результата измерения всегда состоит из набора (суммы или произведения) погрешностей, которые называются частными погрешностями. Основными причинами возникновения частных погрешностей являются:
1. Методическая погрешность - возникает из-за несовершенства методов измерения и несоответствия принятой модели объекту, который исследуется.
2. Инструментальная погрешность зависит от свойств средства измерения и обусловлена их конструктивными или техническими несовершенствами.
3. Субъективная погрешность возникает из-за несовершенства органов чувств наблюдателя, при его недостаточной квалификации и невнимательности при снятии показаний прибора.
В зависимости от изменения во времени измеряемой величины погрешности измерений могут иметь статическую и динамическую составляющую. Статической называется погрешность, которая возникает при статических измерениях, т.е. когда величина не изменяется в период ее измерения. Динамическая составляющая погрешности возникает при измерении величин, которые меняются во времени, и его значения зависит от скорости этого изменения. Динамическая погрешность измеряется как различие между показанием прибора в статическом и динамическом режимах.