1.2. Погрешности измерений. Классы точности измерений
Нахождение истинного значения измеряемой ФВ является центральной проблемой метрологии. Стандарт определяет истинное значение как значение ФВ, которое идеальным образом отражало бы в качественном и количественном отношениях соответствующее свойство объекта. Одним из постулатов метрологии является положение о том, что истинное значение ФВ существует, однако определить его опытным путем невозможно.
Погрешность измерений – отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины. Так как истинное значение измеряемой величины неизвестно, то при количественной оценке погрешности пользуются действительным значением ФВ.
Действительное значение физической величины – это такое значение, которое получено экспериментально, и настолько приближено к истинному значению, что для данной цели может быть использовано вместо него.
Классификация погрешностей
В зависимости от условий, в которых используются средства измерения, погрешности делятся на:
основную – погрешность измерений прибора, работающего в нормальных условиях эксплуатации (
,
влажность 30–80%), оговоренных в
регламентирующих документах (паспорте
технических условиях и т.д.);дополнительную – погрешность измерений прибора, вызванная отклонением условий эксплуатации от нормальных условий. Данная погрешность, как и основная, указывается в нормативных документах.
В зависимости от изменения измеряемой величины погрешности делятся на:
статическую – погрешность при измерении установившегося значения ФВ, т.е. когда эта величина перестает изменяться во времени;
динамическую – разность между погрешностью измерения изменяющейся величины и статической погрешностью, соответствующей значению величины в данный момент времени. Причина появления динамических погрешностей состоит в несоответствии скоростных (временных) характеристик прибора и скорости изменения ФВ.
По способу количественного выражения погрешности делятся на:
абсолютную ∆ – разность между величиной, показываемой прибором, и действительным значением величины
= х – A.
Абсолютная погрешность характеризует величину и знак полученной погрешности, но не определяет качество проведенного измерения.
Так, например, Δ = 0,5 мм при Х = 100 мм достаточно мала, однако при Х = 1 мм очень велика. Для того чтобы сравнивать качество измерений, введено понятие относительной погрешности.
относительную δ – отношение абсолютной погрешности к действительному значению величины.
.
Величина обратная модулю δ называется мерой точности.
приведенную γ – отношение абсолютной погрешности к нормирующему значению измеряемой величины. Позволяет сравнивать различные устройства, измеряющие одну и ту же величину, измеренную в разное время
,
где xN – нормирующее значение измеряемой величины, есть конечное значение шкалы прибора, если ноль на краю или вне шкалы, или прибор имеет двустороннюю шкалу (ноль на середине шкалы), то арифметическая сумма конечных значений диапазона измерений, или длина шкалы, если шкала имеет резко сужающиеся деления.
По характеру изменения во времени погрешности делятся на постоянные и переменные, которые можно отнести к систематическим погрешностям.
Постоянные погрешности – погрешность градуировки шкалы аналоговых приборов, калибровки цифровых приборов, неточности подгонки резисторов.
Переменные погрешности – погрешности, возникающие из-за нестабильности напряжения источника питания, влияния электромагнитных помех и т.д.
Случайные погрешности - проявляются при многократных и равноточных измерениях, т.е. при измерениях, выполненных по одной и той же методике, средствами одинаковой точности и при переменных внешних условиях. Примеры случайной погрешности (трение в опорах рамки измерительных приборов, тепловое воздействие на рамку, изменение сопротивлений соединительных проводов, плохой контакт, влияние магнитных полей, влияние петли гистерезиса и т.д.).
Промахи – грубые погрешности, связанные с ошибками наблюдателя, или неучтенными внешними воздействиями.
Поверка прибора – сравнение показаний рабочего прибора с показаниями образцового прибора.