Систематические погрешности. Способы их обнаружения и устранения
Группы погрешностей, приведенные в подразд. 5.2. (инструментальные, методические, субъективные), при своем проявлении могут содержать случайную и систематическую составляющие, поэтому при анализе причин возникновения систематических погрешностей выделяют эти же группы погрешностей с добавлением четвертой группы — погрешностей внешних влияний. Методические погрешности подразделяют при этом на теоретические (погрешности измерительной модели, или погрешности метода) и практические (погрешности установки прибора и т.п.).
Главные источники систематических погрешностей в большинстве областей измерений известны, и разработаны методы, позволяющие их устранить до начала измерения или, если это невозможно, определить поправку для внесения в результат измерения.
Теоретические погрешности — соответствие, корректность измерительной модели исследуемому объекту, использование упрощений или допущения при вычислении результатов измерений.
Практические погрешности — это погрешности установки прибора и погрешность оператора.
Погрешности установки прибора — отклонения от горизонтали или вертикали при установке весов, геодезических приборов и др.; несогласованность характеристик отдельных приборов, входящих в измерительный комплекс; неправильность установки прибора, вызывающая устойчивый параллакс при отсчете по шкале и др.
Неправильность установки прибора — наиболее частая причина неучтенных погрешностей при линейно-угловых измерениях с помощью линейки, метра, рулетки, угольника, штангенциркуля. Заметим, что рассмотренные теоретические погрешности и погрешности установки во многом сходны и по существу являются методическими. Вместе с тем приведенные причины погрешностей при линейно-угловых измерениях можно отнести к субъективным.
|
|
|
Погрешность оператора (субъективная) — запаздывание при регистрации измерительного сигнала, низкая точность отсчета по шкале, приложение недостаточных или избыточных физических усилий при выполнении измерений, неправильный выбор позиции, приводящей к параллаксу при отсчете по шкале. Вызываемые этими факторами погрешности могут носить как систематический, так и случайный характер. Интересный пример приведен в учебнике Н.И.Тюрина [61]. Опытному механику, молодому инженеру и начинающему слесарю предложили на штангенциркуле с нониусом с ценой деления 0,02 мм установить заданное значение. Правильность установки определяли более точным прибором. Опыт повторяли 100 раз. Оказалось, что погрешность установки у инженера и начинающего слесаря носила чисто случайный характер при большей сходимости у инженера; а у опытного механика при самой высокой сходимости результатов имела место систематическая погрешность, т.е. большинство его результатов (среднее арифметическое) отличались от условно-истинного значения, которое было задано. Приведенный пример можно интерпретировать как исследования по выявлению субъективной систематической погрешности, обусловленной укоренившимся неверным навыком.
|
|
|
Погрешности внешних влияний легко учитываются, если фактор влияния хорошо изучен и постоянно контролируется.
В большинстве областей измерений известны главные внешние источники систематических погрешностей и разработаны методы, исключающие их возникновение или устраняющие их влияние на результат измерения. Однако влияние некоторых факторов (магнитные и электрические поля, ионизирующие излучения, изменения атмосферного давления и др.) может оставаться незамеченным оператором или недооцениваться, особенно в тех случаях, когда влияние непрерывно и систематическая погрешность остается постоянной в процессе измерений.
Используют следующие пути учета и исключения систематических погрешностей от внешних воздействий.
|
|
|
1. Устранение источников погрешностей или обеспечение защиты от них до начала измерений. Например, для устранения влияния температуры применяют термостатирование или кондиционирование. Для устранения влияния магнитных полей применяют различного рода экраны. Влияние вибраций устраняют путем амортизации. Влияние изменения влажности — герметизацией.
2. Исключение погрешностей в процессе измерения специальными методами или вычисление и внесение в результат измерения соответствующих поправок. При этом используют методы замещения, противопоставления, симметричных наблюдений и специальные статистические методы.
Метод замещения представляет собой разновидность метода сравнения, когда сравнение осуществляется заменой измеряемой величины известной величиной, причем так, чтобы в состоянии и действии всех используемых средств измерений не происходило никаких изменений. Для реализации метода необходимо иметь регулируемую меру. Например, при взвешивании по методу Борда, усовершенствованному Д.И.Менделеевым, на чашку весов, предназначенную для взвешивания массы, устанавливают полный комплект гирь и уравновешивают весы произвольным грузом. Затем на чашку с гирями помещают взвешиваемую массу и снимают часть гирь для восстановления равновесия. Суммарное значение массы снятых гирь равно значению взвешиваемой массы. Такой вариант метода замещения позволяет не только исключить погрешность от неравноплечести весов, но и сохранить неизменной их чувствительность при взвешивании различных масс. Метод замещения применяют также при измерении электрического со противления при помощи моста и мер сопротивления; измерении силы света при помощи фотометра и эталонных ламп и т. п.
|
|
|
Метод противопоставления является также разновидностью метода сравнения, при котором измерение производится дважды и проводится так, чтобы причина, вызывающая погрешность, оказывала противоположное действие при первом и втором измерениях.
Метод симметричных наблюдений используется для исключения прогрессивной систематической погрешности, являющейся линейной функцией времени (или другой величины). При выполнении ряда измерений в этом случае пользуются тем, что среднее значение погрешностей любой пары симметричных измерений равно погрешности среднего измерения в данном ряду. Например, выполнено пять измерений через равные промежутки времени (равные интервалы изменения другой величины).
Дата добавления: 2016-01-05; просмотров: 27; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!