Погрешность измерений

Погрешность измерений (Δ) – это разность между показаниями средства измерения (x) и истинным (действительным) значением измеряемой физической величины.

Погрешность указывает границы неопределенности значения измеряемой физической величины. Она характеризует точность результатов измерений, проводимых данным средством.

Классификация погрешностей:

1. По форме числового выражения погрешности измерений подразделяются на:

• Абсолютные.

• Относительные.

Пример: вагон массой 50 т измерен с абсолютной погрешностью ±50 кг, а относительная погрешность составляет ±0,1%.

2. По источникам возникновения погрешности подразделяют на:

• Инструментальные – обусловлены свойствами средств измерений.

• Методические – возникают вследствие несовершенства принятого метода измерений, допущений и упрощений при использовании эмпирических зависимостей.

• Субъективные – погрешности оператора.

3. По характеру проявления погрешности подразделяют на:

• Систематические. Систематическая погрешность остается постоянной или изменяется по определенному закону при повторных измерениях одной и той же величины. По характеру изменения во времени систематические погрешности подразделяют на постоянные и временные.

Случайные. Случайная погрешность изменяется случайным образом при повторных изменениях одной и той же величины. В отличие от систематической ее нельзя исключить из результатов измерений, однако ее значение может быть уменьшено в результате специальных способов обработки результатов измерений.

Виды средств измерений (си)

Средство измерений – техническое средство (комплекс технических средств), предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины, размер которой принимается неизменным в течение известного интервала времени.

Т.е., средства измерений – специальные устройства, на основе которых получают измерительную информацию.

В России используется около 1,5 млрд средств измерений.

При этом предъявляются все более высокие требования:

• к качеству измерений;

• к быстроте измерений;

• к форме представления результатов.

Совокупность средств измерений получила название технической базы измерений.

По метрологическому назначению СИ делятся на:

• Образцовые. Предназначены для поверки по ним других СИ как рабочих, так и образцовых менее высокой точности.

• Рабочие. Предназначены для измерения размеров величин, необходимых в разнообразной деятельности человека.

К средствам измерения относятся:

1. Меры, предназначенные для воспроизведения физической величины заданного размера. Меры делятся на:

• Однозначные. Воспроизводят физические величины одного размера. Пример: гири.

• Многозначные. Могут воспроизводить ряд размеров физической величины. Пример: миллиметровая линейка, вариометр (в авиации — пилотажный прибор для определения скорости изменения высоты полёта), конденсатор переменной емкости.

• Набор мер. Меры одной и той же физической величины подбираются в комплект таким образом, что имеется возможность их соединения для получения других размеров. Пример: набор концевых мер длины.

• Магазин мер. Меры объединены конструктивно таким образом, что изменение состава комплекта мер невозможно, а в конструкции предусмотрены устройства для их соединения в различных комбинациях. Пример: магазин электрических сопротивлений.

Измерительная информация может быть представлена в виде, удобном для восприятия человеком или удобном для дальнейшей машинной трансляции и переработки. По этому признаку средства измерений разделяют на:

2. Измерительные приборы – это средство измерений, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне.

2.1. По структурному принципу измерительные приборы подразделяются на:

• Приборы прямого действия. При их использовании измеряемая величина подвергается ряду последовательных преобразований в одном направлении, то есть без возвращения к исходной величине. Пример: манометр, термометр, амперметр, вольтметр.

• Приборы сравнения. Предназначены для сравнения измеряемых величин с величинами, значения которых известны.

2.2. По способу отсчета значений измеряемых величин приборы подразделяются на:

• Показывающие (в том числе аналоговые и цифровые).

• Регистрирующие. По способу записи измеряемой величины регистрирующие приборы делятся на:

  • Самопишущие. Пример: барограф, шлейфовый осциллограф. Запись показаний представляет собой график или диаграмму.

  • Печатающие. Информация о значении измеряемой величины выдается в числовой форме на бумажной ленте.

2.3. По используемым физическим процессам приборы делятся на:

• Механические.

• Электромеханические.

• Электронные.

• Оптоэлектронные и др.

2.4. По физической природе измеряемой величины:

• Микрометры.

• Амперметры.

• Люксметры.

• Термометры и др.

2.5. По способу обработки сигнала:

• Аналоговые. Показания являются непрерывной функцией измеряемой величины, т.е. могут также, как и измеряемая величина, принимать бесконечное множество значений.

Аналоговые приборы разделяют на приборы непрерывного и дискретного действия.

• Цифровые. Приборы, в которых непрерывная по размеру и во времени величина преобразуется в дискретную, квантуется, кодируется и цифровой код отображается на цифровом отсчетном устройстве.

2.6. По структурным признакам:

• По числу каналов – одноканальные, двухканальные, многоканальные (по числу входов).

• По временной последовательности преобразований входных сигналов – с одновременным преобразованием, с последовательным преобразованием.

2.7. По точности:

• Образцовые – используемые для поверки других измерительных установок.

• Рабочие – используемые непосредственно в практических измерениях.

2.8. По частотному диапазону:

• Низкочастотные.

• Высокочастотные.

• Сверхвысокочастотные.

• Широкополосные.

• Избирательные (селективные).

2.9. По месту использования:

• Лабораторные.

• Производственные.

3. Измерительный преобразователь – техническое средство с нормированными метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации или передачи.

4. Измерительные установки. Для измерения нескольких величин может быть недостаточно одного измерительного прибора. Тогда создают целые комплексы расположенных в одном месте и функционально объединенных друг с другом средств измерений.

5. Измерительные системы – это средства и устройства, территориально разобщенные и соединенные каналами связи. Информация может быть представлена в форме, удобной как для непосредственного восприятия, так и для автоматической обработки, передачи и использования в автоматизированных системах управления.