Методы обнаружения и исключения систематической погрешности
Общепринятыми методами обнаружения и исключения систематической погрешности являются следующие:
устранение источников погрешности до начала измерений;
использование дополнительных измерений;
внесение поправок в результаты измерений;
оценка границ систематических погрешностей в случае невозможности их исключения;
использование специальных методов измерения.
Последние из перечисленных методов определяют одно из перспективных направлений измерительной техники [1,2].
Устранение источников систематических погрешностей до начала измерений является одним из наиболее радикальных путей, так как позволяет полностью или частично освободиться от необходимости применения других из названных выше способов, а также ускорить процесс измерения.
Под устранением источника погрешностей понимают удаление источников тепла, вибрации, электромагнитных полей и др. от средств измерений или защиту последних от указанных источников, если по условиям применения средств измерений они не могут быть удалены от источников погрешности.
Надежным средством обнаружения систематических погрешностей является использование дополнительных измерений, а именно:
измерения, основанного на ином методе или принципе;
измерения, выполняемого с помощью второго средства измерения, аналогичного основному или иного по принципу действия;
измерения, выполненного с помощью более точного средства измерений.
Исключение систематической погрешности из результата измерений осуществляется путем применения поправок или поправочных множителей.
В первом, наиболее распространенном случае осуществляется алгебраическое сложение результата измерения и поправки. Под поправкой при этом понимают систематическую погрешность, взятую с обратным знаком.
Во втором случае результат измерения умножают на поправочный множитель, который может быть больше или меньше единицы. Поправочный множитель обычно применяется тогда, когда систематическая погрешность является мультипликативной.
В обоих случаях высокая точность результата достигается при условии, что поправка мала по сравнению с измеренным значением или поправочный множитель близок к единице. Само значение поправок и поправочных множителей находят указанными выше способами, а также путем поверки средств измерений. Поправки для учета влияния тех или иных влияющих величин, при известных функциях влияния, определяют на основе вспомогательных измерений этих величин.
В некоторых случаях исключить систематическую погрешность из результата измерения оказывается нецелесообразным из-за технической сложности. В этих случаях по известному значению систематической погрешности средства измерений оценивается погрешность выполненного измерения. Оценка границ систематической погрешности осуществляется обычно и при внесении поправок.
Систематическая погрешность, остающаяся после введения поправок, включает в себя ряд элементарных составляющих, называемых неисключенными остатками систематической погрешности. Они связаны в основном с погрешностью определения поправок и погрешностью, зависящей от точности измерения влияющих величин, входящих в функцию влияния.
Для определения границ неисключенной систематической погрешности результата измерения часто предполагается, что неисключенные остатки систематической погрешности являются случайными величинами, распределенными по равномерному закону. На этом основании границу неисключенной систематической погрешности определяют по формуле
Θ
=
r
(2.1)
где Θk – граница k-й неисключенной систематической погрешности;
r – коэффициент, определяемый принятой доверительной вероятностью, равный 1,1 при доверительной вероятности 0,95;
l – общее число неисключенных остатков систематических погрешностей.
Все рассмотренные общие способы обнаружения и устранения систематических погрешностей в той или иной степени находят применение при проведении технологических измерений.
При получении измерительной информации о технологических параметрах с помощью систем автоматического контроля, как правило, заранее предусматриваются и осуществляются мероприятия по устранению источников систематических погрешностей или защите от них средств измерений. Если имеются сомнения в показаниях каких-либо средств измерений, то применяют дополнительные измерения, осуществляемые с использованием иных методов, принципов и средств измерений, чем основные, а также с целью контроля выполняются параллельные измерения с помощью более точных средств измерений [1-3].