Лабораторнаяработа№1 Исследованиепогрешностиизмерениятвердостиматериала (4часа)

1. Цельработы

Ознакомитьсястеориейпогрешностейприборовиизмерений;

понятьпричинывозникновенияпогрешностейприпроведениииз-меренийвходеэксперимента;предложитьпутисниженияпогреш-

ностиприпроведенииэксперимента.

2. Задачиработы:

• изучитькраткиесведениятеориипогрешностей;

• изучитьустройствоприборадляизмерениятвердостипоме-тодуРоквеллаТР5006М;

• ознакомитьсяпопаспортуГб2.773.237ПС синструмен-тальнымипогрешностямитвердомера;

• освоитьметодикупроведенияизмеренийтвердостиматериа-

ла;

• освоитьметодикуобработкирезультатовизмеренийиопре-

деленияпогрешностизамеровпорезультатамэкспериментальныхзамеров;

• выполнитьизмерениятвердостиматериалавсоответствиисзаданиемлабораторнойработы;

• заполнитьотчетпроведенияэкспериментальныхисследова-

ний;

• подготовитьсякзащителабораторнойработы,ответивна

контрольныевопросы.

3. Краткиетеоретическиесведения

   1. Видыпогрешностей

Основнойзадачейлюбогофизическогоэкспериментаявляется

измерениечисленныхзначенийнаблюдаемыхфизическихвеличин(параметров).

Измерениемназываетсяоперациясравнениявеличиныиссле-дуемогообъектасвеличинойединичногообъекта.Так,например,заединицудлиныпринятметр,иврезультатеизмерениядлиныне-

которогоотрезкаопределяется,сколькометровсодержитсявэтомотрезке.

Дляпроведенияизмеренийиспользуетсяразличныетипыин-струментов,прибороввзависимостиотусловийихарактераиссле-дуемогопараметра.

Приняторазличатьпрямыеикосвенныеизмерения.Припря-момизмерениипроизводитсянепосредственноесравнениевеличи-

ныизмеряемогообъектасвеличинойединичногообъекта.Вре-

зультатеискомаявеличинанаходитсяпрямопопоказаниямизме-рительногоприбора,например,силатока-поотклонениюстрелки

амперметра,вес-порастяжениюпружинныхвесовит.д.Однако

гораздочащеизмеренияпроводяткосвенно,например,площадьпрямоугольникаопределяютпоизмерениюдлинегосторон,элек-

трическоесопротивление-поизмерениямсилытокаинапряженияит.д.Вовсехэтихслучаяхискомоезначениеизмеряемойвеличиныполучаетсяпутемсоответствующихрасчетов.

Результатвсякогоизмерениявсегдасодержитнекоторуюпо-грешность.Поэтомувзадачуизмеренийвходитнетольконахож-дениесамойвеличины,нотакжеиоценкадопущеннойприизмере-

ниипогрешности.Известно,чтоабсолютнойпогрешностьюпри-ближенногочисланазываетсяразностьмеждуэтимчисломиеготочнымзначением,причемниточноезначение,ниабсолютнаяпо-

грешностьпринципиальнонеизвестныиподлежатоценкепоре-зультатамизмерений.Относительнойпогрешностьюприближенно-гочисланазываетсяотношениеабсолютнойпогрешностиприбли-

женногочислаксамомуэтомучислу.Еслиоценкапогрешностире-зультатафизическогоизмерениянесделана,томожносчитать,чтоизмеряемаявеличинавообщенеизвестна,посколькупогрешность

может,вообщеговоря,бытьтогожепорядка,чтоисамаизмеряе-маявеличинаилидажебольше.Вэтомсостоитотличиефизиче-скихизмеренийотбытовыхилитехнических,вкоторыхврезуль-

татепрактическогоопытазаранееизвестно,чтовыбранныйизме-рительныйинструментобеспечиваетприемлемуюточность,а

влияниеслучайныхфакторовнарезультатизмеренийпренебрежи-

момалопосравнениюсценойделенияприменяемогоприбораПогрешностифизическихизмеренийпринятоподразделятьна

систематические,случайныеигрубые.

Систематическиепогрешностивызываютсяфакторами,действующимиодинаковымобразомпримногократномповторе-

нииоднихитехжеизмерений.Систематическиепогрешности

скрытывнеточностисамогоинструментаинеучтенныхфакторахприразработкеметодаизмерений.Обычновеличинасистематиче-скойпогрешностиприборауказываетсявеготехническомпаспор-те.Чтожекасаетсяметодаизмерений,тоздесьвсезависитотква-лификацииэкспериментатора.Хотясуммарнаясистематическаяпогрешностьвовсехизмерениях,проводимыхврамкахданногоэксперимента,будетприводитьвсегдалибокувеличению,либокуменьшениюправильногорезультата,знакэтойпогрешностинеиз-вестен.Поэтомунаэтупогрешностьнельзявнестипоправку,априходитсяприписыватьэтупогрешностьокончательномурезуль-татуизмерений.

Систематическиепогрешностиискажаютизмеряемуюве-личинувсторонуувеличенияилиуменьшенияврезультатедейст-виявполнеопределеннойпостояннойпричины.Исключитьдейст-виеэтойпричиныможнопутемпримененияправильнойметодики.

Случайныепогрешностиобязанысвоимпроисхождениемрядупричин,действиекоторыхнеодинакововкаждомопытеине

можетбытьучтено.Ониимеютразличныезначениядажедляизме-рений,выполненныходинаковымобразом,тоестьносятслучайныйхарактер.Допустим,чтосделаноnповторныхизмеренийоднойи

тойжевеличины.Еслионивыполненыоднимитемжеметодом,водинаковыхусловияхисодинаковойстепеньютщательности,тотакиеизмеренияназываютсяравноточными.

Случайные(среднеквадратические)погрешности–этопо-грешности(ошибки),возникающиеподвоздействиемфакторов,действиекоторыхнезначительноиихнельзявыделитьиучесть

отдельно.Случайныеошибкичащебываютнеизбежны.Случайныеошибкиимеютзнак+.Онивзаимопогашаются,асистематическиенет.

Математическаястатистикадаетметодыихопределения.

Третийтиппогрешностей-грубыепогрешностиилипрома-хи.Подгрубойпогрешностьюизмеренияпонимаетсяпогрешность,

существеннопревышающаяожидаемуюприданныхусловиях.Онаможетбытьсделанавследствиенеправильногопримененияприбо-ра,невернойзаписипоказанийприбора,ошибочнопрочитанногоотсчета,неучтенногомножителяшкалыит.п.

Грубыепогрешности(промахи)возникаютврезультатена-рушенияосновныхтребованийпроведенияэксперимента.Грубыеошибкинепогашаются,арезультатбракуется.

Кромеуказанныхособенностейтеорияэкспериментированияпредусматриваетпроведениепровокационныхэкспериментов,ко-

торыепозволяютсузитьдиапазонпроводимыхисследований,диа-

пазонварьированияпеременныхприпроведенииобъемныхэкспе-риментов,чтоособенноважнопридорогостоящихэкспериментах.

Провокационныеэкспериментытакжепозволяютобосноватьоб-

ластьисследуемыхпараметров,чтоповыситценностьпроводимыхисследований,впротивномслучаевыполненныеэкспериментымо-

гутоказатьсяневобластиоптимальныхзначенийисследуемыхпа-раметров,авыводыбудутошибочнымиинеотражающимидейст-вительность.

Дляматематическойобработкиподходятрезультатына-блюденийбезсистематическихигрубыхошибок.