Всякий процесс измерения независимо от условий, в которых его проводят, сопряжён с погрешностями, которые искажают представление о действительном значении измеряемой величины.
Источниками появления погрешностей при измерениях могут служить различные
Степень приближения результата измерения к истинному значению определяется размером погрешности, то есть качество измерений характеризуется их погрешностями.
В практической жизни человек всюду имеет дело с измерениями. На каждом шагу встречаются измерения таких величин, как длина, объем, вес, время и др.
Измерения являются одним из важнейших путей познания природы человеком. Они дают количественную характеристику окружающего мира, раскрывая человеку действующие в природе закономерности. Все отрасли техники не могли бы существовать без развернутой системы измерений, определяющих как все технологические процессы, контроль и управление ими, так и свойства и качество выпускаемой продукций.
Тема второй части работы «Системы и схемы сертификации» выбрана не случайно, так как сертификация является одним из важнейших механизмов управления качеством, дающим возможность объективно оценить продукцию (услуги), предоставить потребителю подтверждение ее безопасности, экологической чистоты, а также повысить ее конкурентоспособность.
Погрешности измерений
Погрешность измерений — это отклонение значений величины, найденной путем ее измерения, от истинного (действительного) значения измеряемой величины.
Погрешность прибора — это разность между показанием прибора и истинным (действительным) значением измеряемой величины.
Разница между погрешностью измерения и погрешностью прибора заключается в том, что погрешность прибора связана с определенными условиями его поверки.
Все погрешности средств измерений в зависимости от внешних условий делятся на основные и дополнительные.
Основная погрешность — это погрешность средства измерения при нормальных условиях эксплуатации.
В рабочих условиях, которые могут отличаться более широким диапазоном влияющих величин, при необходимости нормируется дополнительная погрешность.
Измерение электрических величин
... от электрические измерения 10мкс до электрические измерения 1 мс. Параллельные АЦП - самые быстродействующие, но и наименее точные: их время преобразования порядка 0,25 нс, погрешность - от 0,4 до 2%. Методы ... Вторые снабжены цифровым дисплеем, который показывает измеренное значение величины в виде числа. Цифровые приборы в большинстве измерений более предпочтительны, так как они более точны, более ...
В общем виде суммарная абсолютная погрешность средства измерения при влияющих факторах
где — основная погрешность средства намерения; — дополнительная погрешность, вызванная изменением i-го влияющего фактора.
По форме представления
Погрешность может быть абсолютной, относительной и приведенной.
Абсолютная погрешность — алгебраическая разность между номинальным и действительным значениями измеряемой величины. Абсолютная погрешность измеряется в тех же единицах измерения, что и сама величина, в расчетах её принято обозначать греческой буквой — ∆. На рисунке ниже ∆X и ∆Y — абсолютные погрешности.
или ,
где — результат измерения; — истинное значение измеряемой величины; — действительное значение измеряемой величины. Абсолютная погрешность может быть задана:
- либо одним числом
- либо в виде линейной зависимости
- в виде функции или графика, таблицы.
Если значение погрешности не изменяется во всем диапазоне измерения (), то такая погрешность называется аддитивной (или погрешностью нуля).
Если погрешность изменяется пропорционально измеряемой величине (), то ее называют мультипликативной.
В большинстве случаев аддитивная и мультипликативная
Относительная погрешность измерения представляет собой отношение абсолютной погрешности измерения к истинному (действительному) значению измеряемой величины и выражается в процентах или долях измеряемой величины:
Приведенная погрешность представляет собой отношение (абсолютной погрешности средства измерений) к условно принятому значению величины, постоянному во всем диапазоне измерений или в части диапазона. (в %):
Нормирующее значение принимается равным:
- конечному значению рабочей шкалы, если нулевая отметка находится на краю или вне рабочей части шкалы;
- сумме конечных значений шкалы (без учета знака), если нулевая отметка находится внутри шкалы;
- длине шкалы, если она существенно неравномерна. В этом случае поскольку длина выражается в миллиметрах, то абсолютную погрешность надо выражать также в миллиметрах;
- номинальному значению х, если средство измерения предназначено для измерения отклонения измеряемой величины от номинального значения.
В зависимости от условий измерения погрешности подразделяются на статические и динамические.
Статическая погрешность — погрешность результата измерений, свойственная условиям статического измерения, то есть при измерении постоянных величин после завершения переходных процессов в элементах приборов и преобразователей.
Метрология, физические величины и шкалы измерений
... тока, температура. Значение аналоговой величины определяют путем измерения с неизбежной погрешностью. - квантованные (дискретные). Квантованная величина в заданном диапазоне имеет только ... шкале, применимы все арифметические действия. Пример - шкала массы, шкала термодинамической температуры, связанная со шкалой Кельвина, шкала длины. Переход от одной шкалы отношений к другой, эквивалентной ей шкале ...
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.
Динамической называют погрешность, зависящую от скорости изменения измеряемой величины во времени. Возникновение динамической погрешности обусловлено инерционностью элементов измерительной цепи средства измерений. Динамической погрешностью средства измерений является разность между погрешностью средства измерений в динамических условиях и его статической погрешностью, соответствующей значению величины в данный момент времени. При разработке или проектировании средства измерений следует учитывать, что увеличение погрешности измерений и запаздывание появления выходного сигнала связаны с изменением условий.
По характеру проявления
Систематическая погрешность измерения называют погрешность, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же физической величины. Систематические погрешности являются в общем случае функцией измеряемой величины, влияющих величин (температуры, влажности, напряжения питания и пр.) и времени. В функции измеряемой величины систематические погрешности входят при поверке и аттестации образцовых приборов.
Систематическая погрешность может быть постоянной и переменной.
- Постоянная систематическая погрешность сохраняет свой знак и величину при выполнении серии измерений.
- Переменная систематическая погрешность функционально зависит от значения измеряемой величины, времени, температуры и других известных факторов.
Причинами возникновения систематических составляющих погрешности измерения являются:
- отклонение параметров реального средства измерений от расчетных значений, предусмотренных схемой;
- неуравновешенность некоторых деталей средства измерений относительно их оси вращения, приводящая к дополнительному повороту за счет зазоров, имеющихся в механизме;
- упругая деформация деталей средства измерений, имеющих малую жесткость, приводящая к дополнительным перемещениям;
- погрешность градуировки или небольшой сдвиг шкалы;
- неточность подгонки шунта или добавочного сопротивления, неточность образцовой измерительной катушки сопротивления;
- неравномерный износ направляющих устройств для базирования измеряемых деталей;
- износ рабочих поверхностей, деталей средства измерений, с помощью которых осуществляется контакт звеньев механизма;
- усталостные измерения упругих свойств деталей, а также их естественное старение;
- неисправности средства измерений.
Примером систематической погрешности, закономерно изменяющейся во времени, может служить смещение настройки прибора во времени.
Метрологические аспекты измерений свойств физических величин
... название физических величин. Понятие «физическая величина» в метрологии, как и в физике, физическая величина трактуется как свойство физических объектов (систем), общее в качественном отношении многим объектам, но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта, т.е. как свойство, которое может быть для одного объекта в ...
Случайной погрешностью называют погрешность, которая при повторных измерениях одной и той же величины не остаётся постоянной. Случайные погрешности делится на прогрессирующие и грубые,
Прогрессирующая (дрейфовая) погрешность — непредсказуемая погрешность, медленно меняющаяся во времени. Она представляет собой нестационарный случайный процесс.
Грубая погрешность (промах) — погрешность, возникшая вследствие недосмотра экспериментатора или неисправности аппаратуры (например, если экспериментатор неправильно прочёл номер деления на шкале прибора или если произошло замыкание в электрической цепи).
и определяются совместным действием ряда причин:
- внутренними шумами элементов электронных схем;
- наводками на входные цепи средств измерений;
- пульсацией постоянного питающего напряжения;
- дискретностью счета;
Систематические и случайные погрешности чаще всего появляются одновременно.
Примером систематической погрешности, закономерно изменяющейся во времени, может служить смещение настройки прибора во времени.
Случайной погрешностью измерения называется погрешность, которая при многократном измерении одного и того же значения не остается постоянной. Например, при измерении валика одним и тем же прибором в одном и том же сечении получаются различные значения измеренной величины.
Систематические и случайные погрешности чаше всего появляются одно временно.
Для выявления систематической
Систематическая погрешность всегда имеет знак отклонения, то есть «+» или «-».
При подготовке к точным измерениям необходимо убедиться в отсутствии постоянной систематической погрешности в данном ряду измерений. Для этого существуют специальные методы.
По причине возникновения
- Инструментальные (приборные погрешности) — погрешности, которые определяются погрешностями применяемых средств измерений и вызываются несовершенством принципа действия, неточностью градуировки шкалы, ненаглядностью прибора.
- Методические погрешности — погрешности, обусловленные несовершенством метода, а также упрощениями, положенными в основу методики.
- Субъективные (операторные , личные погрешности) — погрешности, обусловленные степенью внимательности, сосредоточенности, подготовленности и другими качествами оператора.
