Обработка результатов измерений. Классификация измерений

Классификация измерений

Классификация измерений, то есть подразделение этого понятия на виды (группы), производится для того, чтобы было удобнее разрабатывать методики измерений и обрабатывать результаты.

Рисунок 5.2 – Классификация видов измерений

Как экспериментальную процедуру измерения классифицируют по различным признакам.

1. По общему способу получения результатов измерений измерения делятся на прямые, косвенные, совместные и совокупные. Такое разделение удобно для выделения методических погрешностей измерений.

Прямые измерения – это измерения, при которых искомое значение величины находят непосредственно по показаниям средства измерения. Например, длины – по измерительной линейке, времени – по секундомеру, силы тока – по амперметру и т.д.

Косвенные измерения – это измерения, при которых искомое значение величины находят расчетом на основании известной зависимости между этой данной величиной и величинами, функционально связанными с искомой и определяемыми посредством прямых измерений. Иначе говоря, искомое значение величины рассчитывают по формуле, а значения величин, входящих в формулу, измеряют. Например, скорость рассчитывают по формуле , а путь () и время () – измеряют в одинаковых условиях. Расчет может быть осуществлен вручную или автоматически, но только после получения результатов прямых измерений. При этом погрешность расчета может быть учтена отдельно.

Совместные измерения – это одновременные измерения двух или нескольких неодноименных величин для установления зависимости между ними. Например, ряд одновременных, прямых измерений электрического сопротивления проводника и его температуры для установления зависимости сопротивления от температуры.

Совокупные измерения – это измерения, производимые одновременно нескольких одноименных величин, при которых искомые значения величин находят решением системы уравнений, получаемых при прямых измерениях различных сочетаний этих величин. Например, массу каждой из гирь, входящих в набор, определяют путем нахождения массы различных их сочетаний при известной массе одной из них.

2. По числу измерений величины в ряду измерений их разделяют на однократные (выполнены один раз) и многократные (измерения одного и того же размера величины, следующие друг за другом). Многократные измерения производят для уменьшения случайной составляющей погрешности измерения. При числе измерений более четырех их результаты могут быть обработаны в соответствии с требованиями математической статистики.

3. По отношению к изменению измеряемой величины измерения могут быть статическими и динамическими. К статическим относят измерения величины, которая остается неизменной на протяжении времени измерения.

Динамические измерения – это измерения величины, изменяющейся по размеру на протяжении измерений. Если динамическая погрешность мала, то для данной измерительной задачи измерения можно считать статическими.

4. По точности измерения делят на равноточные и неравноточные.

Равноточные измерения – это измерения, выполненные одинаковыми по точности средствами измерений и в одинаковых условиях.

Неравноточные измерения – это измерения, выполненные либо средствами измерений разной точности, либо (и) в разных условиях измерений.

5. По назначению измерения могут быть метрологическими или техническими.

Метрологические измерения выполняются с помощью эталонов с целью воспроизведения единиц величин для передачи их размера рабочим средствам измерений. При этом погрешности измерений учитываются обязательно.

Технические измерения выполняются рабочими средствами измерений. При технических измерениях принимается наперед заданная погрешность, достаточная для решения данной практической задачи и нет необходимости определять и анализировать погрешности результатов измерений.

6. По способу выражения результата измерения различают абсолютные и относительные измерения.

Абсолютными называют прямые измерения одной или нескольких основных величин при использовании значений физических констант.

Относительное измерение – это измерение отношения определяемой величины к одноименной. Относительные измерения могут быть выполнены более точно, чем абсолютные, так как в суммарную погрешность не входит погрешность меры величины.

В процессе измерений оператор получает определенный ряд числовых значений измеряемой величины – результаты наблюдений, в которых могут присутствовать такие составляющие погрешности измерений как случайные, систематические или грубые. Каждая из этих составляющих должна быть обнаружена и устранена, после чего ряд наблюдений обычно называют рядом результатов измерений.

Случайные погрешности обнаруживаются в результате многократных повторных измерений и оцениваются с привлечением методов математической статистики.

Систематические погрешности обнаружить трудно, так как при повторных измерениях они не выявляются. Источником систематических погрешностей могут быть и метод измерения, и средство измерения, и оператор. Постоянные инструментальные составляющие систематической погрешности выявляются при проверке средства измерения и устраняются путем введения поправок и их суммирования с результатом наблюдения с обратным знаком. Изменяющаяся во времени составляющая систематической погрешности может быть устранена в процессе измерения путем некоторого его усложнения, используя один из методов – метод замещения, противопоставления или компенсации по знаку.

Грубые погрешности или промахи – это погрешности отдельного измерения, которое резко отличается от результатов этого ряда. Источниками грубых погрешностей могут быть резкие изменения условий измерения и ошибки, допущенные оператором. Грубые ошибки исключают, используя специальные критерии или, если они замечены в процессе наблюдений, проводят повторные измерения.

После устранения систематических и грубых погрешностей приступают к обработке результатов измерений.

Целью обработки результатов измерений является получение оценки истинного значения измеряемой величины.

Как уже отмечалось, измерения могут быть: однократными или многократными, прямыми либо косвенными, совместными или совокупными. Определения каждого из этих видов измерений были приведены при их классификации. Обработка результатов прямых (однократных и многократных) и косвенных измерений имеет свои особенности и проводится с использованием методов математической статистики.

Дата добавления: 2015-04-30