Глава III. Погрешности измерений

1. Общие сведения

Погрешность измерений – есть отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины.

Причины возникновения погрешностей измерений могут быть выявлены из анализа процесса измерений.

1. Измерение длины – шероховатость изделия

2. Средства измерения

3. Влияние средства измерения сказывается также из-за его механического несовершенства (зазоры, люфты)

4. методика измерения

5. Влияние оператора – квалификация, опыт, физические особенности, здоровье

В данном случае цифровые приборы избавляют от погрешностей, вносимых оператором.

6. При измерении условий измерения (температуры окружающей среды, давления, влажности и др.) изменяются как сами измеряемые величины, так и характеристики средств измерений.

7. Случайные факторы – магнитные возмущения, солнечная радиация и т. п.

Результирующая погрешность складывается из большого числа частных погрешностей.

2. Классификация погрешностей измерения

По форме числового выражения:

Абсолютная погрешность – это погрешность измерения, выраженная в единицах измеряемой величины:

Δ=x–X0,

(1.1)

где x – результат измерения, X₀ – истинное значение, а X_д – действительное значение.

На практике Δ=х–X_д. Здесь X_д с погрешностью (тоже неизвестной) принимают за истинное значение.

Относительная погрешность – отношение абсолютной погрешности измерения к действительному значению измеряемой величины:

.

(1.2)

По Закономерности появления:

Систематической погрешностью называется составляющая погрешность измерения, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же величины.

Случайной погрешностью называется составляющая погрешности измерения, изменяющаяся случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины.

От погрешности измерения зависит точность измерения, которая является качеством измерения и отражает близость его результата к истинному значению измеряемой величины. Высокая точность измерений соответствует малым погрешностям, как систематическим, так и случайным.

3. Виды системных погрешностей

Общая системная погрешность складывается из нескольких частных системных погрешностей вызываемых различными причинами.

– инструментальная;

– теоретическая (методическая);

– субъективные;

– изменение условий измерений.

Инструментальная погрешность – свойства применяемых средств измерения. Это несовершенство технологии их изготовления, особенности кинематической схемы (зазоры, люфты, остаточная деформация пружин, изменение трения, износ и старения материала).

Даже приборы одного типа имеют различные инструментальные погрешности (по первой причине).

Теоретические погрешности являются следствием тех или иных допущений или упрощений, применения эмпирических формул и функциональных зависимостей. Как правило, они меньше допустимых погрешностей.

Субъективные погрешности, как правило, являются следствием индивидуальных свойств человека, обусловленных особенностями его организма или укоренившимися неправильными навыками. Такую погрешность невозможно выявить ни путем многократных повторений измерения, ни путем вычисления среднего арифметического. В этом и заключается особая опасность субъективных систематических погрешностей.

Скорость реакции глаза:

– на световой сигнал – 0,150,225с.;

– на звуковой сигнал – 0,080,195с.

Изменение условий – это неучтенные внешние влияния

1. Недостаточное знание свойств применяемой аппаратуры вследствие того, что источник влияющей помехи неизвестен оператору.

2. Недооценка силы воздействия тепловых, воздушных потоков, электромагнитных полей, атмосферного давления, влажности, вибрации и т. п.

Способы обнаружения систематических погрешностей:

Наибольшую опасность представляют не выявленные систематические погрешности, о существовании которых даже не подозревают.