Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Тамбовский государственный технический университет
УТВЕРЖДАЮ
Зав. Кафедрой Э и А
В. Ф. Калинин
« » 20 г.
«Информационно – измерительная техника и электроника»
Тема № 1 ОСНОВЫ МЕТРОЛОГИИ
Лекция №2
Тема лекции:
Погрешности измерений
ТАМБОВ
2007
Цель лекции: изучить и знать классификацию погрешностей, методы их учета и меры снижения.
Содержание
(Программные вопросы лекции)
Классификация погрешностей измерений.
Методы снижения систематических погрешностей.
Принципы оценки случайных погрешностей
Обработка измерений
Форма представления результатов измерений.
Учебно-материальное обеспечение
Литература для самостоятельной работы:
Гаврилов А.В. и др. Метрология и радиоизмерения. Тамбов, 2002, (с. 12- 25).
Наглядные пособия:
Плакат «Классы точности СИ».
Достигаемые уровни обученности
На лекции достигаются следующие уровни обученности: "уметь" оформлять документально результаты измерений; обоснованно выбирать требуемое средство измерения для решения конкретной задачи.
Введение
Процесс измерения количественно оценивается понятиями точность и погрешность.
Точность – это такое качество измерений, которое отражает близость их результатов к истинному значению измеряемой величины.
Погрешность измерений характеризует отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины.
Таким образом, результат любого измерения отличается от истинной величины на некоторое значение, зависящее от точности выбранного метода и средства измерения, квалификации оператора, условий проведения эксперимента и т.д.
Так как истинное значение физической величины определить опытным путем нельзя, то погрешность измерения принципиально неизбежна.
1. Классификация погрешностей
Классификация погрешностей измерения по наиболее важным признакам представлена на рис.1 .
Рис. 1
По месту возникновения погрешности разделяют на инструментальные, методические, личные и внешние.
Инструментальные - такие составляющие погрешностей измерений, которые обусловлены несовершенством СИ.
Методические - такие составляющие погрешностей измерений, которые обусловлены несовершенством методов измерений.
Личные - такие составляющие погрешностей измерений, которые обусловлены физиологическими особенностями наблюдателя.
Внешние - такие составляющие погрешностей измерений, которые обусловлены влияние на СИ внешних факторов (температура, давление, нестабильность питающего напряжения и т.д.).
По способу выражения погрешности подразделяются на абсолютные и относительные.
Абсолютная погрешность прибора равна разности между результатом измерения и истинным значением измеряемой величины.
(2.1)
Из (2.1) видно, что абсолютная погрешность выражается в единицах измеряемой величины.
Относительная погрешность измерения определяется как отношение абсолютной погрешности к истинному значению измеренной величины.
Выражается в относительных единицах или процентах
(2.2)
Так как истинное
значение физической величины в (2.2)
неизвестно, то при выражении относительной
погрешности в эти уравнения подставляют
действительное значение (
),
найденное с помощью образцовых СИ.
По характеру
проявления погрешности делят на
систематические
,
случайные
и грубые. Поэтому, в свою очередь,
погрешность, определяемая выражениями
(2.1) и (2.2), является результирующей суммой
погрешностей, различающихся по характеру
проявления и запишется
(2.3)
Систематические такие составляющие погрешности измерения, которые при повторном измерении одной и той же величины остаются постоянными или изменяются по известному закону.
Случайные такие составляющие погрешности измерения, которые при повторном измерении одной и той же величины изменяются случайным образом.
Грубые погрешности измерения, существенно превышающие ожидаемые при данных условиях.
Т.е. в некоторых случаях результат отдельного измерения резко отличается от результатов других измерений, выполненных в одних и тех же условиях.
В зависимости от значения измеряемой величины погрешности подразделяются на аддитивные (не зависящие от изменения измеряемой величины) и мультипликативные (зависящие от изменения измеряемой величины).
При измерении какой-либо величины цифровыми измерительными приборами, возникают погрешности, обусловленные квантованием измеряемых величин. Такие погрешности можно отнести к методическим.
Таким образом, рассмотренная классификация погрешностей по указанным признакам позволяет найти причины, оказывающие наибольшее влияние на появление тех или иных погрешностей в результатах измерений и разработать эффективные методы их устранения из результата измерения или уменьшить их влияние на результат измерения.