3 Основные методы уменьшения погрешности измерительного прибора

Погрешность измерений зависит от точности настройки фильтра на частоту первой гармоники сигнала. Даже небольшая неточность настройки приводит к появлению напряжения основной частоты на выходе прибора, а следовательно, и к кажущемуся возрастанию нелинейных искажений испытуемого устройства. Для контроля настройки фильтра в приборе предусмотрено подключение осциллографа к выходу квадратичного вольтметра. Блок питания состоит из выпрямителя (диоды Д4 --Д7) и электронного стабилизатора на транзисторах Т8—Т10, имеющих большой коэффициент передачи тока.

Погрешность измерения любой величины состоит, как правило, из систематической и случайной составляющих. Теоретически систематическую погрешность можно исключить путем введения поправок в результате измерения. С точки зрения происхождения систематические погрешности можно разделить на следующие виды:

- инструментальная погрешность (неточность градуировки прибора, неточности технической реализации алгоритмов измерения, неправильное расположение приборов и других причин, например, трение вращающихся частей приборов). Инструментальная погрешность выявляется при поверке мер и измерительных приборов по образцовым мерам и приборам.

- методологическая погрешность (несовершенство метода измерений, неточности алгоритма измерений, влияние измерительного прибора на объект измерения и т.д.).

Для уменьшения систематических погрешностей в сложном приборе предусматривается возможность его калибровки с помощью внутреннего или внешнего источника калибровочного сигнала с известными параметрами.

В ЦИП с микропроцессорами производится автокалибровка.

- субъективная погрешность (грубая погрешность, промах). К грубым погрешностям относятся, например, неправильный отсчет по шкале прибора, неверная запись показаний, пропуски в наблюдениях и т.п. субъективные погрешности не характерны для ЦИП. Для исключения влияния систематических погрешностей на результат измерения применяют следующие приемы:

- компенсация погрешностей по знаку;

- исключение погрешности методом замещения;

- исключение погрешности методом симметричных наблюдений.

- исключение погрешности введением поправок в результат измерения.

- случайная погрешность.

В виду чрезвычайного разнообразия, как причин случайных погрешностей, так и степени их влияния на результат измерения исключить случайные погрешности в принципе нельзя, но можно учесть математически при помощи теории вероятностей и методов математической статистики и тем самым оценить их влияние на точность измерений.

Оценка случайной составляющей погрешности требует применения статистических методов анализа, заключающихся в проведении серии однотипных (в стационарных условиях) независимых измерений с последующей статистической обработкой результатов. Отдельные результаты называются наблюдениями, а конечный результат (после статистической обработки) – результатом измерений.

Случайные погрешности наблюдений в большинстве случаев подчиняются нормальному закону (равномерный встречается также достаточно часто; например, погрешность при дискретизации аналоговой величины описывается равномерным законом и др.).

Пусть ,, ….,- ряд наблюдений вn независимых, проходящих в одинаковых условиях измерений.

При этом:

‑математическое ожидание, приближенно равное среднему (арифметическому) значению результата измерений;

‑ среднеквадратическая погрешность результатов наблюдений.

По закону, определяющему среднеквадратическое отклонение среднеарифметического n одинаково распределенных взаимно независимых случайных величин

,

т.е. случайные погрешности одиночных результатов наблюдений можно снизить в раз, увеличив число наблюдений вn раз.

Следует отметить, что многократные измерения с последующим усреднением их результатов является единственным способом повышения точности измерений.

В процессе измерения грубые погрешности возникают в связи с несоответствием объекта измерения модели.