Методы уменьшения погрешностей измерений. Тестовый метод.
Способы обнаружения и устранения систематических погрешностей зависят от вида измеряемой физической величины, используемых методов и средств измерений. Рассмотрим наиболее общие методы измерений. Выявление и устранение причин возникновения погрешностей - наиболее распространенный способ уменьшения всех видов систематических погрешностей. Примерами таких способов являются: - термостатирование отдельных узлов или прибора в целом, а также про- ведение измерений в термостатированных помещениях для исключения температурной погрешности; - применение экранов, фильтров и специальных цепей (например, эквипотенциальных цепей) для устранения погрешностей от влияния электромагнитных полей, наводок и токов утечек; - применение стабилизированных источников питания; - амортизация приборов; - удаление средств измерений и объектов исследования от источников влияющих воздействий; - исключение из измерительной цепи материалов, создающих большую термо-ЭДС в паре с медью, например никеля, который в паре с медью создает термо-ЭДС 19 мкВ/К. При аттестации высокоточных мер магнитной индукции производят компенсацию магнитного поля Земли трехкомпонентной системой катушек с током. Погрешность от термо-ЭДС можно исключить путем включения в цепь термопары, которая компенсирует паразитную термо-ЭДС. Для уменьшения прогрессирующей погрешности от старения элементов (резисторы, растяжки, постоянные магниты и др.) их параметры стабилизируют путем искусственного и естественного старения. Систематические погрешности можно также уменьшить рациональным расположением средств измерений по отношению друг к другу, к источнику влияющих воздействий и к объекту исследования. Многие систематические погрешности, являющиеся не изменяющимися во времени функциями влияющих величин или обусловленные стабильными физическими эффектами, могут быть теоретически рассчитаны и устранены введением поправок или использованием специальных корректирующих цепей. Расчетным путем можно также определить ряд погрешностей взаимодействия, например погрешность от собственного потребления мощности средством измерения. Радикальным способом устранения систематических погрешностей является поверка средств измерений в рабочих условиях с целью определения поправок к результатам измерений. Это дает возможность учесть все систематические погрешности без выявления причин их возникновения.
|
|
|
Тестовый метод. Здесь значение измеряемой величины определяется по результатам нескольких на- блюдений, при которых в одном случае входным сигналом средства изме- рения является сама измеряемая величина Х, а в другом - так называемые тесты, являющиеся функциями измеряемой величины, например X1 = X +∆X; X2 = a · X; X3 = (X+∆X)/b. Здесь ∆X - известное приращение величины, создаваемое мерой; a, b - постоянные коэффициенты. Тестовые методы можно использовать для коррекции систематических погрешностей при измерениях различных физических величин. Эффективность этих методов зависит от погрешности воспроизведения величины ∆X и наличия случайных погрешностей.
|
|
|
Погрешности средств измерений.
Классифицируются по различным признакам: по размерности, по характеру связи между значением погрешности и уровнем сигнала, по закономерности появления при многократных испытаниях средств измерений, по условиям и причинам появления. Классификация погрешностей по размерности. В зависимости от размерности различают - абсолютные погрешности, - относительные погрешности, - относительные приведенные погрешности. Абсолютные погрешности средств измерений могут быть выражены или в единицах измеряемой величины X или в единицах выходного сигнала У. Относительные погрешности также могут рассматриваться по отношению к Х или к выходному сигналу У, %. Для измерительных приборов электрических величин относительную погрешность часто выражают в виде приведенной погрешности γ: γ = (∆/XN)·100. (3.10) Здесь ХN —нормирующее значение величины, равное верхнему пределу измерения, диапазону измерения, длине шкалы и т. д. Классификация погрешностей по характеру связи между значением погрешности и уровнем сигнала. По данному признаку различают погрешности: - аддитивные (∆y = a); - мультипликативные (∆y = b·X); - степенные (∆y = C·Xm); - периодические [∆y = A·sin(kX)]. Здесь a, b, C, m, A, k - const. Погрешность может быть комбинированной. Классификация погрешностей по закономерности их появления при многократных испытаниях измерительных устройств. По данному признаку различают систематические и случайные погрешности. Систематические погрешности имеют определенное значение в каждой точке характеристики измерительного устройства и повторяются при его многократных испытаниях в одних и тех же условиях. Случайные погрешности - это погрешности, имеющие рассеяние по значению и знаку при многократных испытаниях в одних и тех же условиях, причем появление тех или иных значений погрешностей при единичных замерах незакономерно. Классификация погрешностей по причинам их появления. По данному признаку погрешности можно разделить на две группы: методические и инструментальные. Методические погрешности возникают вследствие: 1) неточности принятого функционала метода измерения; 2) изменения физических параметров, принимаемых за константы; 3) неполного учета физических параметров, влияющих на метод измерения; 4) искажения измеряемых величин, вызванных влиянием внешних условий; 5) искажения измеряемых величин, вызванных относительным движением тел и среды; 6) естественных и организованных помех. Инструментальные погрешности возникают из-за: 1) несовершенства технологического процесса изготовления прибора; 2) изменения геометрических размеров и физических характеристик деталей и узлов прибора при изменении окружающих условий; 3) изменения характеристик прибора при изменении режимов питания. Классификация погрешностей по условиям их появления. По данному признаку погрешности можно разделить на две группы: статические и динамические. Классификация погрешностей по условиям применения средств измерений. По условиям применения средств измерений различают основную и дополнительную погрешности. Основная погрешность имеет место при нормальных условиях, которым отвечают нормальные климатические условия, нормальное положение прибора (горизонтальное или вертикальное), отсутствие переносных линейных и угловых ускорений, номинальный режим питания и т. п. Она возникает под влиянием многих факторов, формируется на всех этапах проектирования и изготовления измерительного устройства.
|
|
|
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 1734; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!