139. Погрешности измерений. Виды погрешностей.

Под качеством измерений понимают совокупность свойств, обуславливающих получение результатов с требуемыми точностными характеристиками, в необходимом виде и в установленные сроки. Качество измерений характеризуется такими показателями, как точность, правильность, достоверность, сходимость и воспроизводимость.

Погрешность измерений – это отклонение результата измерения от действительного значения измеряемой величины.

В зависимости от формы выражения различают:

- абсолютную погрешность, которая определяется как разность ;

где х_и – измеренное значение величины;

х_д – действительное значение измеряемой величины;

- относительную погрешность определяют как отношение ;

- приведенную погрешность ;

где х_N – нормирующее значение величины (например, максимальное значение измеряемой величины).

В зависимости от поведения погрешности при многократных измерениях одной и той же физической величины:

- систематическая погрешность (Δ_с) — это составляющая общей погрешности, которая остается постоянной или закономерно изменяется при повторных измерениях одного и того же параметра;

- случайная погрешность (Δ⁰) - это составляющая общей погрешности, которая изменяется при повторных измерениях одного и того же параметра случайным образом;

- грубые промахи возникают из - за ошибочных действий оператора, неисправности средства измерения или резких изменений условий измерений.

В отличие от случайной погрешности, выявленной в целом вне зависимости от ее источников, систематическая погрешность рассматривается по составляющим в зависимости от источников ее возникновения, причем различают

- инструментальные погрешности (Δ_инст) - возникают из-за несовершенства средств измерений. Термометр: неточность написания шкалы, смещение шкалы, неточность заполнения, смещение нулевой точки;

- методические погрешности (Δ_мет) - обусловлены несовершенством методов измерения. Они могут быть вызваны погрешностью усреднения измеряемой физической величины в пространстве и во времени (определение средней температуры мартеновской печи);

- субъективные погрешности (Δ_суб) - связаны с индивидуальными особенностями оператора. Как правило, эти погрешности возникает из - за ошибок в отсчете показаний и неопытности оператора.

140. Виды средства измерений. Метрологическое характеристики средств измерений. Классы точности средств измерений.

Измерение - сов-ть операций по применению технич ср-в, хранящих ед. ФВ, обеспечивающих нахождение соотношения (в явном или неявном виде) измеряемой величины с ее единицей.

Ср-ва измерения –это техническое средство, используемая при измерениях имеющая нормативные метрологические характеристики. В число средств измерений входят:

Мера –это СИ, предназначенная для воспроизведения ФВ, заданного размера.Мера бывает однозначная и многозначная. Измерит. преобразователи –служит для преобразования измеряемой величины в др-ие величины или измерительный сигнал удобной для обработки. Измерит. приборы – для получения измерительной информации от измеряемой ФВ её преобразования и выдача в форме подающего непосредственному восприятию оператора.

Измерит. установка- сов-сть функц-но объединенных СИ и вспомогательных устройств, расположенных в одном месте. Измерит. система – совокупность функционально объединенных мер, измер-ых приборов, измерит-ых преобразователей, и др технических средств расположенные в разных точках контролируемого объекта.

Нормальные метрологические характеристики устанавливаются документами. На практике наиболее распространены следующие метрологические характеристики си.

Диапазон измерений - область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые пределы погрешности си (для преобразователей - это диапазон преобразования).

Предел измерения ~ наибольшее или наименьшее значение диапазона измерения. Для мер - это номинальное значение воспроизводимой величины.

Цена деления шкалы - разность значений величин, соответствующих двум соседним отметкам шкалы. Приборы с равномерной шкалой имеют постоянную цену деления, а с неравномерной — переменную. В этом случае нормируется минимальная цена деления.

Чувствительность - отношение изменения сигнала Δу на выходе си к вызвавшему это изменение изменению на входе сигнала Δх на входе:S=Δy / Δх.

Вариация (гистерезис) - разность между показаниями си в данной точке диапазона измерения при возрастании и убывании измеряемой величины и неизменных внешних условиях.

Все погрешности си в зависимости от внешних условий делятся на основные и дополнительные.

Основная погрешность - это погрешность СИ при нормальных условиях эксплуатации. Как правило, за нормальные условия эксплуатации принимаются: температура (293±5) К или (20±5)°С, относительная влажность воздуха (65±15)% при 20°С, напряжение питания 220 В±10% с частотой 50 Гц±1%, атмосферное давление от 97,4 до 104 кПа, отсутствие электрических и магнитных полей.

Под классом точности понимают обобщенную характеристику точности средства измерений данного типа.

Классы точности средств измерений, выраженные через абсолютные погрешности, обозначают прописными буквами латинского алфавита или римским цифрами. При этом чем дальше буква от начала алфавита, тем больше значение допускаемой абсолютной погрешности.

Класс точности через относительную погрешность средства измерений (СИ) назначается двумя способами.

1 Если погрешность СИ имеет в основном мультипликативную составляющую, то пределы допускаемой основной относительной погрешности устанавливают по формуле:

.

2 Если СИ имеют как мультипликативную, так и аддитивную составляющие, то класс точности обозначается двумя цифрами (например, 0,02/0,01), соответствующими значениям c и d формулы:

,

где х_к – предел измерений.

Наиболее широкое распространение получило нормирование класса точности по приведенной погрешности:

.

Условное обозначение класса точности в этом случае зависит от нормирующего значения х_N, т. е. от шкалы СИ.

К

1,5

лассы точности СИ обозначаются условными знаками (буквами, цифрами). Для СИ, пределы допускаемой основной погрешности, которых выражают в форме приведенной или относительной погрешности, классы точности обозначаются числами, равными этим пределам в процентах. Чтобы отличить относительную погрешность от приведенной, обозначение класса точности в виде относительной погрешности обводят кружком (например, )