10.Погрешность измерений

При измерении любой величины, как бы тщательно мы ни произ­водили измерение, не представляется возможным получить свобод­ный от искажения результат. Причины этих искажений могут быть различны. Искажения могут быть вызваны несовершенством приме­няемых методов измерения, средств измерений, непостоянством условий измерения и рядом других причин. Искажения, которые получаются при всяком измерении, обусловливают погреш­ность измерения — отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины.

Погрешность измерения может быть выражена в единицах изме­ряемой величины, т. е. в виде абсолютной погрешности, которая представляет собой разность между значением, полученным при измерении, и истинным значением измеряемой величины. Погреш­ность измерения может быть выражена также в виде относительной погрешности измерения, представляющей собой отношение к истин­ному значению измеряемой величины. Строго говоря, истинное значение измеряемой величины всегда остается неизвестным, можно найти лишь приближенную оценку погрешности измерения.

Погрешность результата измерения дает представление о том, какие цифры в числовом значении величины, полученном в резуль­тате измерения, являются сомнительными. Округлять числовое значение результата измерения необходимо в соответствии с число­вым разрядом значащей цифры погрешности, т. е. числовое значение результата измерения должно оканчиваться цифрой того же раз­ряда, что и значение погрешности. При округлении рекомендуется пользоваться правилами приближенных вычислений.

11.Виды погрешности измерений

Погрешности измерения в зависимости от характера причин, вызывающих их появление, принято разделять на: случайные, систематические и грубые.

Под случайной погрешностью понимают погрешность измере­ния, изменяющуюся случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины. Они вызываются причинами, кото­рые не могут быть определены при измерении и на которые нельзя оказать влияния. Присутствие случайных погрешностей можно обна­ружить лишь при повторении измерений одной и той же величины с одинаковой тщательностью.

Случайные погрешности измерений непостоянны по значению и по знаку. Они не могут быть определены в отдельности и вызывают неточность результата измерения. Однако с помощью теории вероят­ностей и методов статистики случайные погрешности измерений могут быть количественно определены и охарактеризованы в их совокупности, причем тем надежнее, чем больше число проведенных наблюдений.

Под систематической погрешностью понимают погрешность измерения, остающуюся постоянной или закономерно изменяющуюся при повторных измерениях одной и той же величины. Если система­тические погрешности известны, т. е. имеют определенное значение и определенный знак, они могут быть исключены путем внесения поправок.

Обычно различают следующие разновидности систематиче­ских погрешностей: инструментальные, метода измерений, субъек­тивные, установки, методические.

Под инструментальными погрешностями понимают погрешности измерения, зависящие от погрешностей применяемых средств изме­рений.

Под погрешностью метода измерений понимают погрешность, происходящую от несовершенства метода измерений.

Субъективные погрешности (имеющие место при неавтоматиче­ских измерениях) вызываются индивидуальными особенностями наблюдателя, например запаздывание или опережение в регистра­ции момента какого-либо сигнала, неправильная интерполяция при отсчитывании показаний в пределах одного деления шкалы, от параллакса и т. п.

Погрешности установки возникают вследствие неправильной установки стрелки измерительного прибора на начальную отметку шкалы или небрежной установки средства измерений, например не по отвесу или уровню и т. п.

Методические погрешности измерений представляют собой такие погрешности, которые определяются условиями (или методикой) измерения величины (давления, температуры и т. д. данного объекта) и не зависят от точности применяемых средств измерений. Методи­ческая погрешность может быть вызвана, например, добавочным давлением столба жидкости в соединительной линии, если прибор, измеряющий давление, будет установлен ниже или выше места отбора давления. При выполнении измерений, особенно точных, необходимо иметь в виду, что систематические погрешности могут значительно иска­зить результаты измерения. Поэтому прежде чем приступить к изме­рению, необходимо выяснить все возможные источники системати­ческих погрешностей и принять меры к их исключению или опреде­лению. При неавтоматических измерениях многое зависит от знаний и опыта экспериментатора.

Для исключения погрешностей установки как при точных, так и при технических измерениях необходима тщательная и пра­вильная установка средств измерений.

При измерении переменной во времени величины результат измерения может оказаться искаженным помимо погрешностей, рассмотренных выше, погрешностью еще одного вида, возникающей только в динамическом режиме и получившей вследствие этого наиме­нование динамической погрешности средства измерений. При изме­рении переменной во времени величины динамическая погрешность может возникнуть вследствие неправильного выбора средства изме­рений или несоответствия измерительного прибора условиям изме­рения. При выборе средства измерений необходимо знать динамиче­ские свойства его, а также закон изменения измеряемой величины.