Федеральное агентство по образованию РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Томский политехнический университет»

УТВЕРЖДАЮ

Декан электрофизического факультета

___________________ Г.С. Евтушенко

___________ ___________ 2010 г.

Косвенные однократные измерения. Оценивание погрешностей и неопределенности результата измерений

Методические указания

к проведению лабораторной работы по дисциплине

«Практическая метрология»

для студентов всех специальностей

Томск 2010

Косвенные однократные измерения. Оценивание погрешностей и неопределенности результата измерений.

Методические указания по проведению лабораторной работы по дисциплине «Практическая метрология» для студентов всех направлений.

Составитель

Рецензент

Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию методическим семинаром кафедры компьютерных измерительных систем и метрологии

«____» _________ 2010 г

Зав. кафедрой, проф., д.т.н. С.В. Муравьев

Введение

Подавляющее большинство технических измерений являются однократными. Выполнение однократных измерений обосновывают следующими факторами:

- производственной необходимостью (разрушение образца, невозможность повторения измерения, экономическая целесообразность и т.д.);

- возможностью пренебрежения случайными погрешностями;

- случайные погрешности существенны, но доверительная граница погрешности результата измерения не превышает допускаемой погрешности измерений;

- стандартная неопределенность, оцениваемая по типу А, существенна, но расширенная неопределенность не превышает заданного предела (см. раздел 2).

За результат однократного измерения принимают одно-единственное значение отсчета показания прибора. Будучи по сути дела случайным, однократный отсчет х включает в себя инструментальную, методическую и субъективную составляющие погрешности измерения, в каждой из которой могут быть выделены систематические и случайные составляющие погрешности.

В зависимости от характера проявления различают систематическую ( ) и случайную ( ) составляющие погрешности измерений, а также грубые погрешности (промахи).

Систематическая погрешность измерения ( ) – это составляющая погрешности результата измерений, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же физической величины.

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

Грубые погрешности (промахи) возникают из-за ошибочных действий оператора, неисправности СИ или резких изменений условий измерений (например, внезапное падение напряжения в сети электропитания).

В зависимости от вида источника возникновения погрешности рассматриваются следующие составляющие общей погрешности измерений:

Погрешности метода – это погрешности, обусловленные несовершенством метода измерений, приемами использования средств измерения, некорректностью расчетных формул и округления результатов, проистекающие от ошибочности или недостаточной разработки принятой теории метода измерений в целом или от допущенных упрощений при проведении измерений.

Инструментальные погрешности – это погрешности, зависящие от погрешностей применяемых средств измерений.

Исследование инструментальных погрешностей является предметом специальной дисциплины – теории точности измерительных устройств.

Субъективные погрешности – это погрешности, обусловленные индивидуальными особенностями наблюдателя. Такого рода погрешности вызываются, например, запаздыванием или опережением при регистрации сигнала, неправильным отсчетом десятых долей деления шкалы, асимметрией, возникающей при оценке центра интервала между двумя делениями и т.д.

При измерении с точным оцениванием погрешности проблема заключается в выявлении и оценке систематических и случайных составляющих погрешности полученного отсчета х с последующим их раздельным суммированием.

При измерении с приближенным оцениванием погрешности оценивание погрешностей производится на основе данных нормативных документов о свойствах используемых средств измерений (пределов допускаемой основной и дополнительной погрешностей). Такие оценки хотя и грубо, но все же дают возможность оценить погрешность.

Для приближенного оценивания погрешности измерения необходимы сведения о погрешностях (основной и дополнительной) средств измерений. Методические погрешности должны быть учтены заранее. Субъективные погрешности при однократных измерениях предполагаются малыми и их не учитывают.