Физическая величина, измерения, единство измерений (стр. 3 )

В некоторых случаях систематические погрешности могут изменяться периодически, в связи с чем они называются периодическими.

Если систематическая погрешность постоянна для данного экземпляра средства измерения, то для большого числа средств измерений данного типа эта погрешность может более или менее отличаться случайным образом. Поэтому систематическая погрешность «ансамбля» приборов данного типа обычно рассматривается как случайная.

Систематические погрешности наиболее просто выявить путем сопоставления результатов измерений физической величины, проведенных с помощью исследуемого средства измерения, и с помощью однородного – более точного;

2) случайная погрешность – составляющая погрешности результата измерения, изменяющаяся случайным образом (по знаку и значению) при повторных измерениях, проведенных с одинаковой тщательностью, одной и той же физической величины.

В процессе любого измерения присутствуют многочисленные влияющие величины, учесть которые практически невозможно, но их совместное воздействие (случайная комбинация воздействий) сказывается на получении результатов измерений, а следовательно, и на погрешности измерений. В связи с этим до проведения измерений предсказать значение случайной погрешности невозможно.

Случайная погрешность в отличие от систематической не может быть исключена из результата измерения, но ее влияние можно уменьшить с помощью многократных измерений искомой величины с последующим определением характеристик случайной погрешности методами математической статистики. Полученные при многократных измерениях результаты рассматриваются как случайные величины.

К случайным погрешностям в большинстве случаев относятся и так называемые промахи (грубые погрешности)– погрешность результата отдельного измерения, входящего в ряд измерений, которая для данных условий резко отличается от остальных результатов этого ряда. Источником грубой погрешности чаще всего является неправильный отсчет показаний прибора. Иногда они могут возникать при скачкообразном изменении условий измерений (например, внезапное изменение напряжения питающей сети). При статистическом анализе промахи могут быть выявлены и соответствующие им результаты исключены.

19. Классификация погрешностей по причине возникновения.

По причине возникновения погрешности разделяются:

1) инструментальная погрешность – составляющая погрешности измерения, обусловленная погрешностью применяемого средства измерений.

Данный вид погрешности определяется несовершенством средств измерений, неидеальной реализацией принципа действия, конструктивно-технологическими особенностями средства измерения и влиянием внешних условий. К инструментальным погрешностям обычно относят также помехи на входе средства измерения, вызываемые его подключением к объекту измерений. Инструментальная погрешность является одной из наиболее ощутимых составляющих погрешности, причем некоторые из инструментальных погрешностей являются систематическими, другие – случайными (например, за счет нестабильности параметров комплектующих изделий, входящих в измерительные цепи прибора);

2) погрешность метода измерений (методическая погрешность) – составляющая систематической погрешности измерений, обусловленная несовершенством принятого метода измерений.

Также к методическим относят погрешности, обусловленные несовершенством, недостатками примененного в средстве измерения метода измерений и упрощений при построении конструкции средства измерения, в том числе математических зависимостей;

3) субъективная погрешность – составляющая систематической погрешности измерений, обусловленная индивидуальными особенностями оператора (степень внимательности, сосредоточенности, подготовленности).

Эти погрешности практически отсутствуют при использовании автоматических или автоматизированных средств измерений;

20. Классификация погрешностей по условиям проведения измерений

По условиям проведения измерений погрешности средств измерений разделяются:

1) основная погрешность – погрешность средства измерений, применяемого в нормальных условиях.

Нормальные условия устанавливаются нормативно-техническими документами на виды средств измерений или отдельные их типы. Установление условий применения и особенно нормальных условий является весьма важным для обеспечения единообразия метрологических характеристик средств измерений. В противном случае погрешности средств измерений одного и того же типа, отнесенные к различным внешним условиям применения, будут несопоставимы. Выделение основной погрешности, соответствующей некоторым стандартным условиям применения, является одним из важных факторов обеспечения единства измерений.

В большинстве нормативно-технических документов на средства измерений к нормальным относятся следующие внешние условия:

- температура окружающей среды 293 К ± 5 К;

- относительная влажность 65 % ± 15 %;

- атмосферное давление 101,3 кПа ± 4 кПа (750 мм рт. ст. ± 30 мм рт. ст.);

- напряжение питающей электрической сети (для электрических и других средств измерений, имеющих электрические цепи) 220 В ± 2 % с частотой 50 Гц.

Для некоторых средств измерений допускается отклонение значений влияющих условий от нормальных. В этом случае кроме нормальных в техническом паспорте, техническом описании и других документах на тип средства измерений указываются рабочие условия, в пределах которых допускается эксплуатировать средства измерений с гарантированными метрологическими характеристиками (например, термопары могут эксплуатироваться при температурах от – 200 єС до + 2800 єС;

2) дополнительная погрешность – составляющая погрешности средства измерений, возникающая дополнительно к основной погрешности вследствие отклонения какой-либо из влияющих величин от нормального ее значения или вследствие ее выхода за пределы нормальной области значений.

Принято различать дополнительные погрешности по отдельным влияющим величинам (дополнительная температурная погрешность, дополнительная, погрешность за счет изменения атмосферного давления и т. д.). Как правило, наиболее значимой влияющей величиной является температура окружающей среды.

21.Классификация погрешностей по характеру изменения физической величины.

По характеру изменения физической величины погрешности средства измерений разделяются на статические и динамические.

Статические– это измерения постоянной, неизменной физической величины. Примером такой постоянной во времени физической величины может послужить длина земельного участка. Статическая погрешность средства измерений возникает при измерении с его помощью постоянной величины. Если в паспорте на средства измерений указывают предельные погрешности измерений, определенные в статических условиях, то они не могут характеризовать точность его работы в динамических условиях.

Динамические– это измерения изменяющейся, непостоянной физической величины. Динамическая погрешность появляется при измерении переменных величин. Динамической погрешностью средства измерений является разность между погрешностью средства измерений в динамических условиях и его статической погрешностью, соответствующей значению величины в данный момент времени.

22.Характеристики средств измерений. Динамические характеристики средств измерений.

Все средства измерений независимо от их исполнения имеют ряд общих свойств, необходимых для выполнения ими функционального назначения. Технические характеристики, описывающие эти свойства и оказывающие влияние на результаты и погрешности измерений, называются метрологическими характеристиками средств измерений.

Динамические характеристики отражают инерционные свойства средства измерений при воздействии на него меняющихся во времени величин параметров входного сигнала, внешних влияющих величин, нагрузки.

По степени полноты описания инерционных свойств средств измерений динамические характеристики делятся на полные и частные.

К полнымдинамическим характеристикам относятся:

дифференциальное уравнение, описывающее работу средства измерений; передаточная функция; переходная характеристика; импульсная переходная характеристика; амплитудно-фазовая характеристика; амплитудно-частотная характеристика для минимально-фазовых средств измерения; совокупность амплитудно-фазовых и фазово-частотных характеристик.

Частными динамическими характеристиками могут быть отдельные параметры полных динамических характеристик или характеристики, не отражающие полностью динамических свойств средств измерений, но необходимые для выполнения измерений с требуемой точностью (например, время реакции, значение амплитудно-частотной характеристики на резонансной частоте). Комплекс их оговаривается в соответствующих стандартах.

23.Классы точности средств измерений. Формы представления погрешностей измерений при установлении классов точности.

Класс точности средств измерений–обобщенная характеристика данного типа средств измерений, как правило, отражающая уровень их точности, выражаемая пределами допускаемых основной и дополнительных погрешностей, а также другими характеристиками, влияющими на точность. Класс точности дает возможность судить о том, в каких пределах находится погрешность средства измерений одного типа, но не является непосредственным показателем точности измерений, выполняемых с помощью каждого из этих средств.

Класс точности измерительных приборов в большинстве случаев выражается пределами допускаемой основной приведенной или относительной погрешности. При этом основной для определения формы представления класса точности прибора является характер изменения основной абсолютной погрешности средства измерений:

1) если основная абсолютная погрешность имеет аддитивный характер (Д = а), то класс точности представляется пределами допускаемой приведенной погрешностиг, %:

,
где р – отвлеченное положительное число;

ХN – нормирующее значение, выраженное в тех же единицах, что и Д;

Д-пределы допускаемой основной абсолютной погрешности прибора;
2) если основная абсолютная погрешность имеет мультипликативный характер (Д =bх), то класс точности представляется пределами допускаемой относительной погрешности д, %: