Индикация значений физических величин
Индикатор – техническое средство или вещество, предназначенное для установления наличия какой-либо физической величины или превышения уровня её порогового значения.
Возможны 2 вида ошибочной индикации из-за погрешностей измерений:
Ложное обнаружение физической величины.
Не обнаружение физической величины из-за малости её значения.
Втыд индикации:
Органолептическая. Без использования технических устройств.
Визуальная. Проверка внешнего вида предметов одежды. Оценка скорости движения автомобиля.
Звуковая. Проверка фарфора на брак.
Тактильная. Проверка на теплоту двигателя.
С помощью запахов. Газ.
Вкусовая. Проверка сахара на сладость.
Аппаратурная. С использованием технических устройств, не являющихся средствами измерениями.
Срабатывание технического устройства. Проверка работы лампы от розетки.
Проявление искомого эффекта в специально организованной среде. Проверка шины на утечку воздуха в жидкости.
Трансформация индикаторного вещества. Нанесение мыльного раствора на газовую трубу.
Аппаратурная. С использованием средств измерений.
Измерения заданного порогового значения. Таймер, будильник. Обнаружение металлических предметов при прохождении через рамку.
Принципы преобразования в индикаторах:
Химические. Лакмусовая бумага.
Физические. Затвердевание жидкости – отрицательная температура.
Биологические. Чувства.
Индикаторы условно делятся на:
Индикаторные вещества.
Преобразующие индикаторные устройства.
Виды выходных сигналов индикаторов:
Визуальный.
Звуковой.
Тактильный.
Запаховый.
Вкусовой.
Задачи индикации:
Идентификация состояния объекта. Зажёгся диод – нарушено нормальное функционирование системы с указанием места или причины нарушения.
Переход нулевого порогового значения. Прозвонка электрической цепи, обнаружение кислоты или щёлочи в растворе.
Переход заданного порогового значения. Превышение ПДК.
Классификация погрешностей измерения
Погрешность результата измерения – отклонение результата измерения от истинного (действительного) значения измеряемой величины.
∆ - абсолютная погрешность измерения,
X – результат измерения,
Q – истинное значение измеряемой физической величины.
-
действительное измерение.
Классификация погрешностей измерения (возникновение):
По источникам возникновение.
По степени интегративности.
По характеру проявления или изменения от измерения к измерению.
По значимости.
По причинам, связанным с режимом измерения. Статические, динамические.
По уровню имеющейся информации. Определённые и не определённые.
По формам выражения. Абсолютные и относительные.
По формам используемых оценок. Среднее квадратическое значение, доверительные границы.
Наиболее часто используемые:
Погрешности средств измерений. Инструментальные погрешности.
Инструментальная погрешность измерения – составляющая погрешность измерения, обусловленная погрешностью применяемого средства измерения. Включают погрешности всех применяемых данных измерений технических средств и вспомогательных устройств, влияющих на результат измерения, включая погрешности приборов, мер для его настройки, установочных или соединительных узлов.
Методические погрешности (погрешности метода измерения).
Погрешности из-за допущения, принятых при измерении или обработки результатов, а также погрешностей в виде приближений и упрощений из-за несоответствия процесса измерительного преобразования его идеальной модели.
Некорректная идеализация реального объекта измерения.
Погрешности из-за отличия условий измерения от нормальных (погрешности условий). Составляющая систематической погрешности измерения, являющаяся следствием неучтённого влияния отклонения в одну сторону какого-либо из параметров, характеризующих условия измерений, от установленного значения.
Влияющая физическая величина – не является измеряемой, но оказывает влияние на результаты измерений воздействуя на объект и средства измерений.
Субъективные погрешности измерений (погрешности оператора). Составляющая систематической погрешности измерений, обусловленная индивидуальными особенностями оператора. Включают: погрешность отсчитывания, погрешность манипулирования средством измерений и измеряемым объектом. Погрешности отсчитывания возникают при использовании аналоговых средств измерений. Погрешность из-за параллакса – взгляда оператора.
Погрешности делятся на:
Случайные. Для их выделения при обработке результатов измерения используется аппарат теории вероятности и математической статистики. Составляющие погрешности результата измерения, изменяющиеся случайным образом (по знаку и значению) при повторных измерениях одной и той же физической величины.
Систематические. Составляющая погрешности результат измерения, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же физической величины.
В зависимости от характера измерения,
систематические погрешности делятся
на:
Элементарные.
Постоянные.
Прогрессирующие.
Периодические.
Изменяющиеся по сложному закону. Образуются при объединении нескольких систематических погрешностей.
Сложные систематические погрешности включают:
Постоянную.
Прогрессирующую
Периодическую составляющую.
Грубые. Промах – погрешность результата отдельного измерения, входящего в ряд измерений, которая для данных условий резко отличается от остальных результатов этого ряда.
Все погрешности делятся по значимости на:
Значимые.
Пренебрежительно малые.
В зависимости от режима:
Статические. Погрешность результата измерений в условиях статического измерения. Измерение не изменяющейся физической величины.
Динамические. Измерения изменяющейся физической величины.
Укрупнённая классификация погрешностей по степени их полноты и значения можно представить:
Определённые. Любые известные по числовому значению и знаку погрешности.
Неопределённые. Не выявленные систематические, а также случайные и грубые погрешности.
По формам выражения погрешности делятся на:
Абсолютные. Выраженные в единицах измеряемой величины.
Относительные. Представляют собой отношение абсолютной погрешности к значению измеряемой величины.
Формы включают качественные характеристики и количественные оценки погрешностей измерений.
Рассеивание результатов измерений – несовпадение результатов измерений одной и той же величины в ряду равноточных измерений, как правило, обусловленное действием случайных погрешностей.
Количественными оценками рассеивания могут быть:
Размах. Оценка рассеивания результатов единичных измерений физической величины, образующих ряд (выборку из n измерений).
Средняя арифметическая погрешность.
Средняя квадратическая погрешность. Оценка рассеивания единичных размеров измерения в ряду равноточных измерений одной и той же физической величины около их среднего значения.
Доверительные границы погрешности. Наибольшее и наименьшее значение погрешности измерения, ограничивающий интервал, внутри которого с заданной вероятностью находятся искомая (истинная)погрешность результата измерения.
Неопределённость измерений – параметр, связанный с результатом измерений и характеризующий рассеивание значений, которое можно приписать измеряемой величине.