Точність та похибки вимірювань

Точність та єдність вимірювань дає можливість застосовувати результати вимірювання для ефек­тивного розв’язання будь-якої вимірювальної задачі. Єдність вимірювань дотримується, коли результати вимірювань виражають в узаконених одиницях і (чи) формах.

Точність результатів технічних вимірювань можна достовірно оцінити на ос­нові попереднього аналізу можливих причин і джерел похибок вимірювань та апріорної оцінки значень цих похибок.

Для забезпечення єдності вимірювань необхідно створити й регламентувати такі правила підготовки та проведення вимірювань, опрацювання й оформлення їх результатів, дотримання яких гарантує певну точність усіх виконуваних за даними правилами вимірювань.

Реальна точність технічних вимірювань зумовлюється не тільки інструмен­тальними, а й методичними похибками, пов’язаними з використанням непрямих вимірювань, ускладненням умов застосування приладів, динамічними та іншими властивостями об’єктів вимірювань тощо.

Необхідно відзначити, що практичну діяльність з оцінки точності результатів вимірювань (керуючись відповідними регламентованими правилами) здійснюють колективи спеціалістів (технологів, конструкторів, операторів), які планують і безпо­середньо виконують вимірювання. Органи ж метрологічної служби, розв’язуючи зазначені вище задачі, створюють необхідні умови (Держспоживстандарт України і його організації – на міжгалузевому рівні; органи відомчих метрологічних служб – на рівні відомств, підприємств та організацій) для правильних і однотипних оцінок точності використовуваної вимірювальної інформації. Для реалізації цих умов органи метрологічної служби повинні спрямовувати діяльність відомств, підприємств та організацій на забезпечення єдності вимірювань (аналіз, прогнозування, планування, оцінку й нормування похибок вимірювання), контролювати її результати, забезпечувати планомірне зростання її ефективності та відповідність сучасним і перспективним потребам народного господарства.

Отже, на основі досягнень метрологічної науки розробляються правила метрологічної підготовки й виконання вимірювань, опрацювання та оформлення їх ре­зультатів. Дотримання метрологічних правил, обов’язковість яких встановлюється нормативно-технічними документами Держспоживстандарту України, забезпечує гарантовану точність результатів вимірювань. Повне, якісне і повсякчасне виконання цих правил забезпечується й контролюється органами метрологічних служб. Управління діяльністю із забезпечення єдності вимірювань в масштабі країни (на міжгалузевому рівні) здійснює Держспоживстандарт України і його організації.

Похибки вимірювань. Кількісний вміст властивості, що відображається фізичною величиною, визначається розміром фізичної величини. Ще до вимірювання існує деякий розмір фізичної величини, який можна було б оцінити відповідним числовим значенням. Це значення називають істинним.

Істинне значення фізичної величини – це значення, що ідеально відображає властивості даного об’єкта як кількісно, так і якісно. Воно є об’єктивним і не залежить ні від нашої свідомості, ні від технічних засобів, що застосовуються при експери­ментальному його визначенні. Однак при експериментальному визначенні значення фізичної величини ми завжди будемо отримувати значення величини, відмінне від істинного, бо завжди існує похибка вимірювання.

Абсолютною похибкою вимірювання називають відхилення результату вимірювання від істинного значення вимірюваної величини

Δ = x – x_і. (3.1)

Істинне значення вимірюваної величини вважають недосяжним, оскільки навіть найбільш якісні засоби вимірювальної техніки (прилади та інструменти) мають похибки, що зумовлені недосконалістю сучасних технологій. Тому на практиці замість істинного значення вимірюваної величини використовують її дійсне значення – величину, одержану з максимально можливою точністю вимірювань

Δ = x – x_д. (3.2)

Слід зауважити, що абсолютна похибка не є зручною для порівняння мірою точності, бо, наприклад, Δ = 0,5 мм при х = 100 мм є достатньо малою, але при х = 0,5 мм вона дуже велика. Тому вводиться поняття відносної похибки:

δ = ± (Δ / x_д)·100%. (3.3)

Похибка вимірювання зумовлена, переважно, наявністю похибок засобів вимі­рювання і є результуючою похибкою багатьох складових, кожна з яких викликана певною причиною. Розрізняють чотири групи похибок: інструментальні похибки, похибки встановлення, похибки методу вимірювання і особисті похибки.

Інструментальні похибки – це похибки, зумовлені недосконалістю засобів вимірювань.

Похибки встановлення – це похибки, спричинені неправильним установленням засобу вимірювань, впливом відхилень умов виконання вимірювального експерименту від тих, що були при градуюванні засобу вимірювань.

Похибки методу вимірювання спричинені недосконалістю цього методу – недостатньою обґрунтованістю його теорії, застосуванням наближених формул для спрощення розрахунків тощо.

Особисті похибки виникають переважно при відліку показів. Причини їх виникнення: недосконалість зору оператора, стомленість, схильність занижувати або завищувати відлік, округляти до парних або непарних цифр тощо.

Похибки трьох перших груп називають об’єктивними, а похибки четвертої групи – суб’єктивними. Об’єктивні похибки можуть виникати на будь-якій стадії вимірювальних перетворень, а суб’єктивні – тільки при відліку показів експериментатором.

Залежно від закономірності прояву похибки поділяють на систематичні, прогресуючі, випадкові і грубі.

Систематичною похибкою називається складова похибки вимірювання, яка залишається сталою або закономірно змінюється при повторенні вимірювань однієї й тієї самої величини.

Прогресуюча (дрейфуюча) похибка – це непередбачувана складова похибки, що повільно змінюється в часі. Вона являє собою нестаціонарний випадковий процес.

Випадкова похибка – це та складова похибки, яка при повторенні вимірювань величини з незмінним розміром змінюється випадково.

Груба похибка – це похибка вимірювання, яка значно перевищує очікувану за даних умов вимірювання похибку.

Чим менші систематичні й випадкові похибки, тим вища точність вимірювання.

Точність вимірювання є характеристикою якості та свідченням близькості результатів вимірювання до істинного значення вимірюваної величини.

Дата добавления: 2014-11-29