Лекция 2

1. Классификация погрешностей измерений: систематические и случайные погрешности.

Погрешность результата каждого измерения складывается из многих составляющих, обязанных своим происхождением различным факторам и источникам. Выделив и оценив отдельные составляющие погрешности, иногда оказывается возможным так организовать измерение, чтобы эти составляющие не оказывали влияния на результат. В метрологии принята следующая классификация погрешностей.

По характеру проявления во времени выделяют систематические и случайные составляющие погрешности.

Систематической погрешностью измерения называется погрешность, которая при повторных измерениях одной и той же величины в одних и тех же условиях остается постоянной или закономерно изменяется. Источником систематической погрешности может служить, например, неточное нанесение отметок на шкалу стрелочного прибора, деформация стрелки.

Случайной погрешностью измерения называют погрешность, которая при повторных измерениях одной и той же величины в одних и тех же условиях изменяется случайным образом по знаку и (или) величине. Случайная составляющая погрешности возможна из-за трения в опорах подвижной части прибора, колебаний температуры окружающего воздуха, влияния магнитных и электрических промышленных потерь и пр.

Обязательными компонентами любого измерения являются средство измерения, метод измерения и человек, проводящий измерение. Несовершенство каждого из этих компонентов приводит к появлению своей составляющей погрешности результата. В соответствии с этим по источнику возникновения различают инструментальные, методические и личные погрешности.

Инструментальные и методические погрешности обусловлены погрешностями, присущими каждому измерительному прибору, некорректным выбором метода проведения измерений.

Личная составляющая погрешности может быть вызвана отсутствием навыков работы экспериментатора с приборами, неточностью отсчета доли деления по шкале, невнимательностью и пр.

По условиям возникновения у средств измерения различают основную и дополнительные погрешности. Каждое средство измерений предназначено для работы в определенных условиях, указываемых в нормативно-технической документации. Погрешность, определенная при нормальных условиях, называется основной. Погрешность, обусловленную выходом значений, влияющих величин за пределы нормальных значений, называют дополнительной. Например, если амперметр предназначен для измерения переменного тока с номинальной частотой (505) Гц, то отклонение частоты за эти пределы приведет к возникновению дополнительной погрешности измерений.

Систематические погрешности. Обнаружение и исключение.

Оценивание систематических погрешностей представляет достаточно сложную метрологическую задачу. Постоянные инструментальные систематические погрешности обычно выявляют посредством поверки средств измерения. Поверкой называют определение метрологическим органом погрешностей средств измерений и установление пригодности средства измерения к применению. Поверка проводится путем сравнения показаний поверяемого прибора с показаниями более точного (образцового) средства измерения. Если на поверяемой отметке шкалы показания поверяемого прибора Х_пов, а образцового Х_обр, то погрешность поверяемого прибора на этой отметке

Δ Х_пов= Х_пов - Х_обр.

Результаты поверки указываются в свидетельстве о поверке или в паспорте прибора. Обнаруженные таким образом погрешности исключаются из результата измерения путем введения поправки.

Для обнаружения изменяющейся систематической погрешности рекомендуется построить график, на котором нанесены результаты наблюдений в той последовательности, в которой они были получены. Общая картина расположения полученных точек позволяет обнаружить наличие закономерного изменения результатов наблюдений и сделать вывод о присутствии в них систематической погрешности.

Систематические составляющие, обусловленные несовершенством методов измерения, ограниченной точностью расчетных формул, положенных в основу измерений относятся к методическим погрешностям. Единых рекомендаций по обнаружению и оцениванию методических погрешностей нет. Поэтому задача решается в каждом конкретном случае индивидуально, на основе анализа примененного метода измерений.

Для того чтобы избежать личных погрешностей, необходимо точно соблюдать правила эксплуатации средств измерений и иметь навыки работы с измерительной техникой.