0. 3.1. Классификация методов уменьшения погрешностей

Максимизация точности измерений при фиксированных затратах и обеспечение требуемой точности при минимальных затратах ресурсов — две основные, тесно связанные между собой задачи метрологии.

Возможные методы повышения точности измерений можно разделить на три группы:

1. совершенствование алгоритмов измерений;

2. применение вспомогательных измерений или образцовых сиг­налов и преобразований для введения поправок в результат изме­рения (коррекция);

3. совершенствование аппаратной части (конструкторско-технологические решения).

Первая группа методов ориентирована на уменьшение методи­ческих погрешностей. Во второй главе охарактеризован общий подход к решению этой проблемы, опирающийся на применение адекватных алгоритмов с выбором рациональных (в идеальном случае — оптимальных) значений управляемых параметров. Иначе говоря, эта группа методов решает задачу приведения вида алгоритма измерений в соответствие с априорной информацией о свойствах объектов измерений, условиях измерений, предъяв­ляемых требованиях и наложенных ограничениях.

Вторая группа методов, используя достижения первой, а также дополнительную информацию об условиях измерений и состоянии аппаратуры, получаемую с помощью вспомогательных измере­ний или образцовых сигналов и преобразований, позволяет умень­шить как методические, так и инструментальные погрешности.

Наконец, третья группа методов, связанная с совершенствованием конструкторско-технологических решений, обеспечиваю­щих повышение стабильности и соответствия реальных характе­ристик аппаратуры номинальным, позволяет уменьшить инстру­ментальные погрешности.

Методы повышения точности измерений

Методы уменьшения случайной погрешности

Методы уменьшения (исключения) систематической погрешности

Увеличение числа наблюдений при измерении

Применение параллельных измерений

Устранение источников систематической погрешности до начала измерений

Исключение систематической погрешности в процессе измерений

Исключение систематической погрешности по окончании измерений

Рис. 9. Классификация методов повышения точности измерений

Повышение точности измерений - актуальная задача практически любых измерительных экспериментов. Для технологических измерений повышение точности измерений в настоящее время особенно важно в связи с переходом к широкому применению АСУ ТП, решающих задачи оптимизации технологических процессов. Задача повышения точности измерений неразрывно связана с задачей повышения точности измерительных устройств.

Для решения этих задач применяются различные методы, сущность которых кратко изложена далее. В силу того, что в настоящее время отсутствуют общепринятая классификация методов повышения точности измерений и средств измерений, а также общая терминология, в конспекте лекций используются классификация и терминология, приведенные на рис. 9 и 10.

Методы повышения точности средств измерений

Метод многократных наблюдений

Метод многоканальных измерений

Методы параметрической стабилизации

Структурные методы

Методы коррекции статической характеристики

Методы стабилизации статической характеристики

Метод отрицательной обратной связи

Метод инвариантности

Метод модуляции

Метод прямого хода

Метод вспомогательных измерений

Метод обратного преобразования

Метод образцовых сигналов

Тестовый метод

Рис. 10. Классификация методов повышения точности средств измерения

Выше приведён анализ причин возникновения случайной и систематической составляющих погрешностей измерения. Принципиальное различие в причинах их возникновения и проявления определяет специфику методов уменьшения этих погрешностей.