Методическая и инструментальная погрешности

Виды и источники погрешностей

Традиционно все погрешности измерений разделяют на систематические, случайные и грубые (промахи).

Ø Систематическая погрешность - составляющая абсолютной погрешности, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся в течение всего цикла измерений или (и) при повторных измерениях одной и той же физической величины.

Источником систематических погрешностей служат несовершенство технических средств и методик измерения, процессы, происходящие при взаимодействии средства и объекта измерений

Ø Случайная погрешность – составляющая абсолютной погрешности, которая изменяется случайным образом при повторных измерениях одной и той же физической величины.

Основным источником случайных погрешностей являются шумы и помехи различной природы, которые возникают в самом объекте измерения, в используемых средствах измерений, окружающей среде, устройствах передачи измерительной информации.

Ø Грубая погрешность – погрешность, которая вызывается, как правило, однократными причинами, и существенно превышает величину погрешности, ожидаемой в данных условиях.

Такими причинами могут быть, например, сбои аппаратуры, ошибки персонала, резкие изменения условий окружающей среды.

Традиционное разделение погрешностей на систематические, случайные и грубые достаточно условно. Погрешности, имеющие одинаковую физическую природу, в одной ситуации могут рассматриваться как систематические, в другой - как случайные, а в третьей их вообще будет затруднительно отнести к тому или другому виду.

Поэтому в 1981 году Международным комитетом мер и весов была принята официальная рекомендация, предлагающая классифицировать погрешности не по характеру их проявления (случайные и систематические), а по возможности или невозможности использовать для их определения методы математической статистики.

Такой подход особенно оправдан в связи со все большим использованием цифровых сигналов и компьютерной обработке результатов измерений. В этом случае в результате использования различных методов обработки случайных по своей природе погрешностей может переводить их в разряд систематических..

Ø Инструментальная погрешность определяется несовершенством используемых средств измерений.

Источником инструментальной погрешности служат неидеальность самих физических принципов, которые используются в средствах измерений, процессы в электронных устройствах средств измерений, несовершенство средств отображения информации.

Ø Методическая погрешность определяется несовершенством принципов и методов измерения.

Источником методических погрешностей могут являться:

· взаимное влияние объекта и средства измерений;

· свойства объекта, которые не учитываются или не в полной мере учитываются методикой измерений;

· ограниченность наших знаний о природе объекта;

· динамические характеристики объекта и из­мерительных средств;

· используемые способы обработки измерительных сигналов;

· погрешности калибровки или градуировки измерительного средства;

· отличие условий из­мерения от стандартных или нормированных;

· неточность нашего знания о истинной величине исполь­зуемых констант,

а также многие другие факторы.. 1

Отдельно среди методических погрешностей выделяют погрешности, свя­занные с обработкой результатов измерений, в том числе статистической. Эти погрешности могут быть связаны как с округлением промежуточных и конечных результатов, так и с несоответствием используемых теоретических вероятностных характеристик, тем которые реализуются на опыте.

Современные средства измерений, построенные на последних достижениях аналоговой электроники и цифровой техники, позволяют свести к минимуму величину инструментальной погрешности. Для цифровых и микропроцессорных измерительных приборов без особых проблем можно получить величину инструментальной погрешности на уровне (0,1-0,5)%, т.е. высокий класс точности - 0,1-0,5. Однако результирующая погрешность измерений на практике оказывается, как правило, существенно выше, что определяется наличием методической составляющей погрешности.

В лабораторных условиях или при проведении научных исследований обычно стараются все перечисленные выше факторы учесть и устранить, по меньшей мере, свести их влияние к минимуму. Однако в технических измерениях, т.е. при измерении физических величин, характеризующих производственные объекты, сделать это крайне затруднительно. Поэтому в технике именно методическая погрешность очень часто определяет реальную величину погрешности измерений.

Ø Отличительной особенностью методических погрешностей является то, что они не могут быть указанны в документации на средства измерений и должны выявляться в каждом конкретном случае.

Ø Выявление и устранение методических погрешностей требует глубокого понимания принципов и методов измерений, физических процессов взаимодействия средства измерений с объектом измерений, что особенно важно при ис­пользовании сложных наукоемких методов измерений

Ø Существование методической погрешности определяет необходи­мость очень четко понимать различие между тем, что мы хотим измерить, и тем, что мы измеряем на самом деле.

Дата добавления: 2015-03-31