9.2.6. Анализ структуры суммарной погрешности иу

В таблице 9.3 даны формулы для расчета различных составляющих абсолютной суммарной погрешности измерений (9.1): аддитивной (индекс «А»), мультипликативной (индекс «М»), статической (индекс «СТ»), динамической (индекс «Д»), систематической (математическое ожидание ) и случайной (дисперсия ) .

Приведенные формулы справедливы для установившегося режима измерений и случая, когда все составляющие случайной погрешности статистически независимые.

Если условия измерений соответствуют нормальным условиям эксплуатации, то формулы таблицы 9.3 выражают составляющие основной погрешности измерений.

При отклонении условий эксплуатации от нормальных появляются дополнительные погрешности .

Определив долю каждой из указанных погрешностей, можно установить наиболее эффективные порядок и способ их устранения. Для этого нужно знать и уметь применять методы повышения точности измерений.

9.3. Методы повышения точности

Из уравнения (9.42) и формул таблицы 9.3 следует, что если и , а также и , то погрешность измерений отсутствует. Поэтому выбор параметров ИУ, методов повышения точности и методики измерений должны быть подчинены выполнению именно этих условий.

Таблица 9.3.

Составляющие погрешности измерений

Вид погрешности		Аддитивная	Мультипликативная
Статическая	Систематическая (математическое ожидание)
	Случайная (дисперсия)
Динамическая	Систематическая (математическое ожидание)
	Случайная (дисперсия)

Различают конструктивно-технологические, структурные и алгоритмические методы повышения точности ИУ, а также их разновидности [3].

Конструктивно-технологические методы заключаются в тщательной отработке конструкций элементов и узлов, рациональном подборе материалов и применении совершенной технологии на всех этапах изготовления ИУ. Возможности этих методов ограничены.

Структурные методы основаны на рациональном сочетании элементов приборов и намеренном создании избыточности (структурной, временной и пр.), позволяющей получать информацию не только об измеряемой величине, но и погрешностях измерений. С помощью этих методов можно создавать высокоточные ИУ, используя неточные элементы.

Алгоритмические методы основаны на специальной обработке сигналов с целью уменьшения погрешностей.

На практике все эти методы применяются как самостоятельно, так и в сочетании друг с другом [3].

9.3.1. Уменьшение систематической погрешности

Систематическими называются погрешности, которые для данного средства измерений остаются постоянными или закономерно изменяются при повторных измерениях физической величины одного и того же размера и при одинаковых условиях измерений. Такие погрешности обычно устраняется на стадии изготовления ИУ путем введения поправок, обеспечивающих выполнение условий , и (см. табл. 9.3). Первое условие означает необходимость совпадения номинальных значений параметров ИУ с их требуемыми значениями. Остальные условия означают необходимость защиты прибора от внешних и внутренних помех.

Систематическая мультипликативная погрешность устраняется с помощью специальной технологической операцией, называемой калибровкой прибора. При ее выполнении прибор нагружают величиной известного размера (например, весы нагружают грузом известной величины) и, судя по его показанию, проводят необходимую регулировку чувствительности. Систематическая аддитивная погрешность устраняется с помощью технологической операции, называемой балансировкой прибора. Для ее выполнения предусматривается специальное устройство, с помощью которого при отсутствии измеряемой величины корректируют показание прибора.