Основы метрологии: практикум по метрологии и измерениям - Пронкин Н.С.
ISBN 978-5-98704-267-4
Скачать (прямая ссылка):
Измерения различаются по способу получения результатов измерения на прямые, косвенные, совместные и совокупные.
Прямые измерения — измерения, при которых искомое значение ФВ находят непосредственно из опытных данных. Формула
9
прямых измерений O = x, где Q — истинное (действительное) значение; х — измеренное значение ФВ. К прямым измерениям относятся измерение длины с помощью линейки или штангенциркуля, измерение массы на весах и т.д.
Косвенные измерения — это измерения, при которых осуществляется определение искомого значения ФВ на основании результатов прямых измерений других ФВ, функционально связанных с искомой величиной. Формула косвенных измерений Q=F(xv x2, X3, Xn), где x1, x2, хт — величины, измеренные прямыми методами. Примерами косвенных измерений являются: определение объема тела с помощью измерения его сторон, длины пройденного пути по скорости и времени, силы взаимодействия электрических зарядов по их величине и расстоянию между ними и т.д.
Совместные измерения — это проводимые одновременно измерения двух или нескольких неодноименных величин для определения зависимости между ними. Например, определение коэффициентов, связывающих зависимость сопротивления полупроводникового материала от температуры или зависимость увеличения длины стержня от силы растяжения, определение коэффициентов линейного поглощения гамма-излучения в веществе и др.
Совокупные измерения — это проводимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомые значения величин определяют путем решения системы уравнений, получаемых при измерении этих величин в различных сочетаниях. Типичным примером совокупных измерений является определение номинальных масс отдельных гирь по образцовой массе какой-либо гири.
По условиям, определяющим точность результата, различают измерения лабораторные (измерения максимально возможной точности, контрольно-поверочные измерения) и технические (измерения, проводимые на практике и выполняемые по методикам, разработанным заранее до проведения измерений). Это наиболее массовый вид измерений.
Классификация измерений по другим признакам приведена в [1].
1.3. КЛАССИФИКАЦИЯ ПОГРЕШНОСТЕЙ
Математически погрешность измерения А определяется как разность между истинным значением ФВ Q и результатом измерения х:
A=o-x. (1.1)
При проведении измерений явно проявляются два вида погрешности в общей погрешности измерения — это случайная и систематическая составляющие погрешности.
10
Случайная погрешность (5) — составляющая погрешности результата измерения, изменяющаяся случайным образом (по знаку и значению) при повторных измерениях, проведенных с одинаковой тщательностью, одной и той же ФВ. Случайные погрешности при определении их в разные моменты времени оказываются независимыми друг от друга.
Систематическая погрешность (A8) — составляющая погрешности измерения, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же ФВ. По характеру проявления систематические погрешности разделяются на постоянные и переменные, изменяющиеся во времени. Переменные погрешности могут быть прогрессирующие и периодические.
На фоне случайных и систематических погрешностей иногда появляется грубая погрешность — промах. Это погрешность результата отдельного измерения, входящего в ряд измерений, которая для данных условий резко отличается от остальных результатов этого ряда. Математическая обработка результатов измерения позволяет установить непричастность промахов к случайным погрешностям.
Следует отметить, что случайные погрешности невозможно устранить, их можно только уменьшить, увеличив число измерений. Систематические погрешности можно частично исключить, изучив их поведение во времени. Грубые погрешности можно исключить, исследуя поведение результатов измерения и ход систематических погрешностей со временем.
По причинам возникновения погрешности измерения разделяют на погрешность метода измерения, инструментальную и субъективную погрешности измерения.
Методическая погрешность (A1J — это составляющая систематической погрешности измерения, возникающая из-за несовершенства принятого метода измерения. Эта погрешность, в основном, проявляется как систематическая погрешность, но иногда может проявляться как случайная методическая погрешность, например погрешность, обусловленная влиянием повторной установки объекта измерения на измерительную позицию, влиянием дискретности измеряемой ФВ и др. Более подробно на конкретных примерах методические погрешности рассмотрены в разд. 1.4. и гл. 11.
Инструментальная погрешность измерения (Аинс) — это составляющая погрешности измерения, обусловленная погрешностью применяемого СИ. Например, инструментальная погрешность может быть обусловлена нелинейностью преобразования сигнала, ограниченностью динамического диапазона, инерционностью СИ, условиями эксплуатации, в том числе влиянием окружающей тем-
11
пературы, уровнем электромагаитных помех, влиянием электронных шумов, колебанием напряжения в электрической сети и т.д. на метрологические характеристики СИ.
