Погрешность и неопределенность результата измерения

СОСТАВИТЬ КОНСПЕКТ ПО ТЕМЕ

ИЗМЕРЕНИЯ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ

КЛАССИФИКАЦИЯ ИЗМЕРЕНИЙ

Измерение является важнейшим понятием в метрологии. Под измерением понимают установление значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств.

Во всех случаях проведения измерений независимо от измеряемой величины, метода и средства измерений есть общее, что составляет основу измерений – это сравнение опытным путем данной величины с другой, подобной ей, принятой за единицу. При всяком измерении мы, с помощью эксперимента, оцениваем физическую величину в виде некоторого числа, принятых для нее за единицу величин, т.е. находим ее значение.

Существует несколько видов измерений. При их классификации исходят из: характера зависимости измеряемой величины от времени; способа получения результатов; условий, определяющих точность результата измерений, способов получения информации, по признаку измеряемой величины (см. таблицу 3).

Классификация измерений

Таблица 1.

Методы измерений	Виды измерений
1. По способу получения информации	1.1 Прямые 1.2 Косвенные 1.3 Совокупные 1.4 Совместные
2. По характеру изменения измеряемой величины в процессе измерений	2.1 Статические 2.2 Динамические 2.3 Статистические
3. По количеству измерительной информации	3.1 Однократные 3.2 Многократные
4. По способу выражения результатов измерений	4.1 Абсолютные 4.2 Относительные
5. По условиям, определяющим точность результата	5.1 Эталонные 5.2 Контрольно-поверочные 5.3 Технические

По характеру зависимости измеряемой величины от времени измерения разделяются на: статические (измеряемая величина остается постоянной во времени, например, измерения размеров объектов, постоянной температуры, давления и т.д.) и динамические (измеряемая величина постоянно изменяется во времени, например, пульсирующие давления, вибрация и т. д.).

По способу получения результатов измерения разделяют на прямые и косвенные. Прямым называется измерение, при котором искомое значение физической величины получают непосредственно из опытных данных. Прямые измерения можно выразить формулой Q = X, где Q – искомое значение физической величины, а X – значение, непосредственно получаемое из опытных данных. Например, измерения размеров тел линейкой, массы – при помощи весов, измерение давления и температуры при контроле технологических процессов.

Косвенным называют измерение, при котором искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям. При косвенных измерениях измеряют не собственно определяемую величину, а другие величины, функционально с нею связанные. Значение измеряемой величины находят путем вычисления по формуле:

Q = f (X_b…X_n), (3)

где Q – искомое значение величины; (X_b…X_n) – значения величин, определяемых прямым измерением; f – знак функциональной зависимости, форма которой и природа связанных ею величин заранее известны. Примерами косвенных измерений могут служить: измерение содержания элементов в образцах методами химического, фотометрического и других анализов.

По условиям, определяющим точность результата, измерения делятся на три класса:

1 – измерения максимально возможной точности, достижимой при существующем уровне техники. Это – эталонные измерения, связанные с максимально возможной точностью воспроизведения единиц физических величин; измерения физических констант, прежде всего универсальных, например, абсолютного значения ускорения свободного падения;

2 - контрольно-поверочные измерения, погрешность которых не должна превышать заданного значения. Сюда относятся измерения, выполняемые государственными метрологическими центрами, поверочными и калибровочными лабораториями предприятий;

3 - технические измерения, в которых погрешность результата определяется характеристиками средств и методик измерений. Это - измерения, выполняемые в процессе производства на предприятиях различных отраслей промышленности.

По способу выражения результатов измерений различают: абсолютные, которые основаны на прямых измерениях одной или нескольких основных величин или на использовании физических констант. Например, определение длины в метрах, силы электрического тока в амперах, ускорения свободного падения в метрах на секунду в квадрате; относительные - это измерения отношения величины к одноименной, играющей роль единицы, или величины по отношению к одноименной, принимаемой за исходную. Например, измерение относительной влажности воздуха, определяемой как отношение количества водяных паров в одном кубическом метре воздуха к количеству водяных паров, которое насыщает один кубический метр воздуха при данной температуре.

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗМЕРЕНИЙ

Погрешность - отклонение результатов измерения от истинного значения измеряемой величины. Погрешность возникает из-за несовершенства процесса измерений.

Конкретные причины и характер проявления погрешностей весьма разнообразны. Соответственно их классифицируют по многим критериям.

По способу выражения - абсолютные и относительные погрешности.

Абсолютная погрешность измерения - погрешность измерения, выраженная в единицах измеряемой величины. Относительная погрешность измерения - отношение абсолютной погрешности измерения к истинному значению измеряемой величины.

По характеру проявления- систематические и случайные погрешности.

Систематическая погрешность измерения - составляющая погрешности измерения, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же физической величины. В зависимости от характера изменения систематические погрешности подразделяют на постоянные, пропорциональные и погрешности, изменяющиеся по сложному закону.

Постоянные погрешности длительное время сохраняют свое значение, в частности, в течение всего периода выполнения измерений. Они встречаются наиболее часто. Хорошим примером такого вида систематической погрешности является постоянное, отличное от нуля значение холостого опыта.

Пропорциональные погрешности изменяются пропорционально значению измеряемой величины.

В зависимости от причин возникновения систематические погрешности подразделяют на инструментальные, погрешности метода измерений, субъективные, погрешности вследствие несоблюдения установленных условий измерений.

Инструментальные (аппаратурные) погрешности измерений обусловлены погрешностями применяемого средства измерения. Они возникают из-за износа деталей и прибора в целом, излишнего трения в механизме прибора, неточного нанесения штрихов при калибровке.

Погрешности метода измерений(теоретические) обусловлены несовершенством принятого метода измерений. Они являются следствием упрощенных представлений о явлениях и эффектах, лежащих в основе измерений.

Случайная погрешность измерения - составляющая погрешности измерения, изменяющаяся случайным образом (по знаку и значению) при повторных измерениях одной и той же величины. Случайные погрешности неизбежны и неустранимы и всегда присутствуют в результатах измерений. Они вызывают рассеяние числовых значений измеряемой величины (различие их в последних значащих цифрах) при многократном и достаточно точном ее измерении при неизменных условиях.

Кроме того, выделяют грубую погрешность измерения - погрешность, существенно превышающую ожидаемую при данных условиях проведения измерений.

Погрешность и неопределенность результата измерения

Погрешность Δ X = X _изм. – X _истин.

Дата добавления: 2021-12-10; просмотров: 23; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!