7.2. Прямое однократное измерение

Прямые однократные технические измерения являются самым массовым видом измерений и проводятся, в случаях, когда в процессе измерения происходят необратимые изменения объекта измерения, отсутствует возможность повторных измерений или имеет место экономическая целесообразность. При однократных измерениях для получения результата используют одно значение отсчета показаний прибора (одно наблюдение). Такие измерения возможны лишь при определенных условиях:

• объем априорной информации об объекте измерений таков, что модель объекта и определение измеряемой величине не вызывают сомнений;

• изучен метод измерения, его погрешности заранее либо устранены, либо оценены;

• средства измерений исправны, а их метрологические характеристики соответствуют установленным нормам.

При измерении с точечным оцениванием погрешности проблема заключается в выявлении и оценке систематических и случайных погрешностей. Систематическую погрешность прибора оценивают по паспорту прибора, а методическую – анализом метода измерения. Дополнительную систематическую погрешность прибора оценивают и учитывают при наличии сведений о ней в паспорте. После исключения из результата наблюдения всех известных систематических погрешностей, погрешность исправленного результата состоит из неисключенных остатков систематических погрешностей (НСП) и случайных составляющих погрешностей (СКО). Законы распределения случайных составляющих неизвестны.

В качестве границ составляющих НСП принимают пределы допустимых и дополнительных погрешностей средств измерений, применяемых при поверке в качестве образцовых. Если НСП оценены своими границами , то доверительные границы суммарной НСП находят по формуле (7.3).

Составляющие случайных погрешностей могут быть заданы либо стандартными отклонениями S_i(x), полученными предварительно по результатам многократных наблюдений, либо доверительными границами .

В первом случае доверительные границы  результирующей случайной погрешности определяют по формуле:

.

Здесь: S_i(x) – оценка i-той составляющей, t - коэффициент, зависящий от доверительной вероятности Р_Д и числа наблюдений m. В качестве t часто берут коэффициент Стьюдента t_q, соответствующий оценке составляющей, вычисленной по наименьшему числу наблюдений.

Если же случайные составляющие погрешности заданы своими доверительными границами x_i, то доверительные границы случайной погрешности результата вычисляют по формуле:

.

В случае необходимости суммирование НСП и СКО проводят по формуле (7.4). Результат однократного измерения записывают в форме .

В практике часто имеют место прямые однократные измерения с приближенным оцениванием погрешности, которое проводят на основе метрологических характеристик используемых средств измерений. Прямые однократные измерения с приближённым оцениванием погрешности правомочны, если доказана возможность пренебречь случайной составляющей погрешности измерения, т.е. когда стандартное отклонение S(x) меньше одной восьмой суммарной границы неисключенных систематических составляющих погрешности результата измерения.

В простейшем случае, когда измерение проводят в нормальных условиях, погрешность прямого однократного измерения равна пределу основной погрешности средства измерения Δ_СИ. Результат измерения записывают в виде x ±Δ_СИ. Доверительная вероятность, как правило, равна 0.95.