11. Классификации методов измерений

Методы измерений можно классифицировать по разным признакам. Имеется, например, классификация по основным измерительным операциям (методы измерения, длины, массы, напряжения, тока, сопротивления, температуры, теплопроводности, теплоемкости, поглощенной дозы и т.д.). Поскольку измерительных операций очень много, такая классификация является неудобной. Наиболее часто используется классификация по физическому принципу, положенному в основу измерения. В данной классификации методы делятся на механические, электрические и магнитные, оптические, акустические, теплофизические, ядерно-физические. Данная классификация обычно используется в справочниках. Существуют и другие классификации методов измерений, которые используются в тех или иных областях. Так в строительной практике широко применяются неразрушающие методы испытаний и контроля, основанные на физических явлениях поглощения ультразвука и гамма-излучения, а также на магнитных, электрических и световых явлениях и кристаллах.

В области аналитической химии часто говорят об инструментальных методах элементного анализа, в отличие от методов классической (мокрой) химии. К ним относят методы спектрального, масс-спектрального, рентгенофлюоресцентного и др. видов анализа.

В области физики и химии широко распространены физические методы исследования, которые классифицируют часто тоже по физическому принципу. Различают методы рентгеноструктурного и рентгенофазового анализа, методы колебательной спектроскопии, методы высокоэнергетической спектроскопии, резонансные методы (ЭПР, ЯМР, ЯКР) и др. В основе данных методов лежат обычно такие явления, за которые ученым, их обнаружившим, были присуждены нобелевские премии по физике.

12. Ошибки измерений и их виды

Опыт измерений показывает, что измеренное значение х физической величины всегда отличается от истинного значения х₀. При этом ошибкой измерения называют разность δх = х – х₀.

Ошибки измерений могут возникать из-за самых разнообразных причин. Рассмотрим их на конкретном примере определения удельного сопротивления ρ материала, из которого изготовлена проволока. Формула для величины ρ имеет следующий вид

,

где все обозначения физических величин – общепринятые.

Ошибки определения ρ могут возникать из-за неучета сопротивления подводящих проводов электроизмерительных приборов и контактов; зависимости сопротивления, длины и диаметра проволоки от температуры; отличия сечения проводника от круглого и деформации проводника; низкого класса точности электроизмерительных приборов. Общая причина этих ошибок – неполнота теоретической модели, т.е. недостаток знаний о самой измеряемой величине или процессах, происходящих при измерении. При этом говорят об ошибках метода измерений, инструментальных ошибках, ошибках отсчитывания и наводки.

Среди ошибок указанных типов особо выделяют грубые ошибки или промахи, которые возникают из-за неисправности прибора или невнимательности наблюдателя. Результат измерения, содержащего промах, не должен учитываться, и его следует отбросить. Однако этого не следует делать «на глазок». Вначале требуется по известным рекомендациям (см. далее) доказать, что измерение содержит грубую ошибку.

По характеру проявления в эксперименте ошибки можно разделить на случайные и систематические. К случайным относят те ошибки, которые при повторных измерениях изменяются нерегулярным и непредсказуемым образом, приводя к разбросу измеренных значений. К систематическим относят такие ошибки, которые при повторных измерениях тем же методом и в тех же условиях повторятся, не изменяясь ни по величине, ни по знаку.

Основной путь для выявления систематических ошибок – тщательный анализ условий эксперимента, методики, теории и т.д. Для выявления систематических ошибок очень важна независимая проверка полученного результата другими методами. Если найдена причина систематической ошибки, то ее можно просто устранить. А если найдена не только причина, но и величина систематической ошибки, то ее можно учесть введением поправки в результат измерения.