Методы выявления и исключения погрешности

Методы выявления:

1. Аналитические. Базой является функциональный анализ методики выполнения измерений. Для расчёта строятся специальные аналитические модели методик выполнения измерений.

2. Экспериментальные.

3. Смешанные.

Аналитические методы

• Погрешности из-за отличия условий измерений от номинальных при анализе должны учитывать воздействие влияющих величин и на средства измерений и на измеряемые объекты.

– температурный коэффициент расширения.

• Оценка методической погрешности. Масса объекта на двух чашечных весах.

• Погрешности отсчитывания результатов. Параллакс.

• Погрешность округления результата (интерполирование).

Возможны следующие уровни полноты оценки погрешности, которые определяются на следующих этапах:

1. Обоснование. Наличие погрешностей от некоторого источника.

2. Оценка характера погрешности.

3. Получение порядка или числовых значений погрешности.

Первый этап.

Задачей является определение составляющих погрешностей, происходящих от любого источника. Выявляют влияющие величины, которые могут быть как очевидными, так и более тонкими. Температура, давление. Обязательным элементов в анализе является исследование возможности возникновения методической погрешности из-за идеализации используемого измерительного преобразования и принятой модели объекта измерений, а также выявление составляющих субъективной погрешности.

Второй этап.

Может основываться как на аналитическом подходе, так и на экспериментальных данных. Глубина исследований может позволять констатацию характера выявленной составляющей погрешности (погрешность носит систематический характер). Или дополнять описание более конкретными данными (постоянная систематическая погрешность используемой меры).

Третий этап.

Определяют числовые оценки значений погрешности.

Q≈

Экспериментальные методы оценки погрешностей делят на группы:

1. Измерения известной физической величины.

2. Повторное измерение одной и той же физической величины с заведомо более высокой точностью.

3. Анализ массивов результатов многократных измерений одной и той же физической величины.

Различия между методами заключается в том, что 1-ый обеспечивает необходимую точность информации за счёт аттестованного размера физической величины, воспроизводимого мерой (предварительная аттестация). А при 2-ом аттестуется сама измеряемая физическая величина (аттестация в ходе исследования).

• Для оценки инструментальной составляющей погрешности применяют метод определения значения погрешности по результатам измерения точной меры, если погрешности от остальных источников сводятся к пренебрежительно малым значениям.

X – результат измерения меры.

– точное значение меры по её аттестату.

• Метод определения значения погрешности по результатам повторного измерения одной и той же физической величины с использованием заведомо более точной методики выполнения МВИ, обычно применяют для оценки погрешности измерений в целом, а не отдельных её составляющих.

• Анализ массивов результатов многократных измерений одной и той же физической величины может быть реализован с использованием математической обработки результатов измерений или на основе графоаналитических исследований точечных диаграмм. Математическая обработка массива результата измерений может включать выявление и оценку характеристик систематической составляющей, а также статистическую обработку результатов для оценки случайной составляющей погрешность. Грубые погрешности исключаются из рассмотрения.

• Анализ точечных диаграмм. Является сравнительно простым и эффективным средством, позволяющим не только выявлять и оценивать переменные систематические и случайные составляющие погрешности измерений, но и отбраковывать результаты с явно выраженными грубыми погрешностями. Следует помнить, что точечная диаграмма не является графиком результатом измерений, так как по оси абсцисс не откладывают аргумент какой-либо функции. Проведение апраксимирующей линии и оценка тенденции осуществляется на основе предположения о равномерном изменении аргумента от измерения к измерению, причём сам аргумент выявить не возможно.

• Функциональный анализ методики выполнения измерения. Применяют для аналитического определения погрешности измерений по её составляющим. Проводится на 2-ух уровнях:

1. Качественный. Выявление причин возникновения погрешностей, характера их изменения и т.д.

2. Количественный. Проводится после качественного, включает оценку порядка или конкретных значений погрешностей.

Профилактика погрешностей предполагает:

1. Применение исправных стабильных и помехоустойчивых средств измерений.

2. Выявление теоретических погрешностей метода или средств измерений и их исключение до начала измерения.

3. Стабилизацию условий измерений и защиту от влияющих величин.

4. Соблюдение правил использования средств измерений и методик выполнения измерений.

5. Обучение и контроль квалификаций операторов.

Методы компенсаций погрешностей:

1. По знаку. Измерение чётное число раз через полупериоды.

2. Применение корректирующих устройств для компенсации теоретических погрешностей.

3. Применение автоматически корректирующих устройств для компенсации систематических инструментальных погрешностей. Для компенсации воздействия на средства измерения влияющих величин.

4. Автоматическая поднастройка (коррекция 0) после выполнения серий измерений.

5. Введение поправок в процессе измерения. Хороший метод для исключения систематических погрешностей.

6. Рандомизация результатов измерений. Оценка погрешностей, которые случайным образом распределены в большом массиве экспериментальных данных.

Следует иметь в виду, что в полученных результатах измерений погрешности и их составляющие имеют фиксированные значения и поддаются экспериментальной оценке.