Уменьшение погрешности измерений

Методы исключения систематических погрешностей: Постоянные сист. погр. обнаруживают только путём сравнения результатов измерений с другими, полученными с использованием более точных методов и средств измерения.

Систематическая погрешность (∆ _с) проявляется в виде смещения Х_изм относительно Х. Может быть учтена введением поправки.

Метод введения поправок позволяет достаточно просто вычислить и исключить из результата изм-я сист погр-сти. Поправка С – величина одноимённая с измеряемой Хи, которая вводиться в результат измерения Х=Хи+∆ _с +С с целью исключения (компенсации) сист погр.

При ∆ _с ≈ 0 – измерения называются правильные.

Метод замещения обеспечивает наиболее полную компенчацию пост. Сист. Погр. Его суть состоит в такой замене замеряемой величины Хи известной величиной А, получаемой с помощью регулируемой меры, чтобы показание измерительного прибора сохранилось неизменным. Значение измеряемой вел. считывают по указателю меры. При использовании метода погрешность неточного измерительного прибора устраняют, а погрешность измерения определяют только погрешностью самой меры и погрешностью отсчёта измеряемой величины по указателю меры.

Метод компенсации погрешности по знаку используют для устранения постоянной сист погр, у которой в зависимости от условий измерения изменяется только знак. При этом методе выполняют 2 измерения, результаты которых определяются как Х1=Хи+∆ _с и Х2=Хи-∆ _с, где Хи измеряемая вел. среднее значение из полученных результатов (Х1+Х2)/2=Хи представляет собой окончательный результат измерения, не содержащий погрешности + ∆ _с.

Метод симметричных наблюдений эффективен при выявлении и исключении сист погр, явл-ся линейной функцией соответствующего аргумента (времени, температуры…).

· устранение причины;

· повышение класса точности прибора;

Случайная погрешность проявляется в виде разброса значений Х_изм относительно Х. Может быть оценена в виде доверительного интервала.

Способы уменьшения :

· повышение класса точности измерительных приборов (при однократных измерениях);

· проведение многократных наблюдений с помощью высокочувствительных приборов.

Понятие Классы точности средств измерений включает обобщенную характеристику средства измерения, определяемую пределами основной и дополнительной допускаемых погрешностей, т.е. обеспечивающую гарантированные границы этих погрешностей.

Применимость класса точности в качестве оценки точности средства измерения ограничена, так как при этом нет возможности раздельного нормирования случайных и систематических погрешностей, влияний внешних условий, динамических погрешностей.

Классы точности присваиваются средствам измерения на стадии их разработки и пересматриваются в процессе эксплуатации путем нормирования предельных допускаемых погрешностей при периодических поверках (ГОСТ 8.401-80).

В зависимости от характера изменения погрешности, назначения и условий применения средств измерения пределы допускаемых погрешностей выражаются в виде абсолютных, относительных и приведенных погрешностей. Для выражения их в единицах измеряемой физической величины используют абсолютную погрешность, для более или менее постоянных в пределах диапазона измерения значений абсолютной погрешности применяют форму приведенной погрешности, а для изменяющихся абсолютных погрешностей - относительную погрешность.

Пределы допускаемой абсолютной погрешности выражаются в виде

D = ± а или D= ±(а + bХ),

где а и b - положительные числа, не зависящие от X.

Пределы допускаемой относительной погрешности рассчитываются из значения абсолютной погрешности D, измеряемой величины X, наибольшего по модулю значения шкалы Х_к по соотношениям

d = D×100/X = ±q,%;

d =±[c + d(|Х_к/Х|-1)],

где с, d и q - положительные числа, выбираемые из ряда (1; 1,5; 2,5; 4; 5; 6)×10ⁿ; n = 1,0,-1,-2,...

Предел допускаемой приведенной основной погрешности определяют по абсолютной погрешности D и нормирующему значению L по выражению

g = D×100/ L = ±q,%.

В качестве нормирующего значения измеряемой величины L используют: для средств измерения с равномерной шкалой и нулевой отметкой на краю или вне шкалы L, равное верхнему пределу измерения L = Х_mах; для средств измерения с нулевой отметкой посередине шкалы L = Х_max - X_min, т.е. протяженности диапазона измерения.

В соответствии с основной метрологической характеристикой СИ – погрешностью ИП присваивают класс точности.

В зависимости от применяемого способа назначения класса точности применяется соответствующая форма их обозначения. Погрешность может нормироваться, в частности, по отношению к:

• результату измерения (по относительной погрешности) в этом случае, по ГОСТ 8.401-80 (взамен ГОСТ 13600-68), цифровое обозначение класса точности (в процентах) заключается в кружок.

• длине (верхнему пределу) шкалы прибора (по приведенной погрешности).

Для стрелочных приборов принято указывать класс точности, записываемый в виде числа, например, 0,05 или 4,0. Это число дает максимально возможную погрешность прибора, выраженную в процентах от наибольшего значения величины, измеряемой в данном диапазоне работы прибора. Так, для вольтметра, работающего в диапазоне измерений 0 — 30 В, класс точности 1,0 определяет, что указанная погрешность при положении стрелки в любом месте шкалы не превышает 0,3 В.

Относительная погрешность результата, полученного с помощью указанного вольтметра, зависит от значения измеряемого напряжения, становясь недопустимо высокой для малых напряжений. При измерении напряжения 0,5 В погрешность составит 20 %. Как следствие, такой прибор не годится для исследования процессов, в которых напряжение меняется на 0,1 — 0,5 В.

Обычно цена наименьшего деления шкалы стрелочного прибора согласована с погрешностью самого прибора. Если класс точности используемого прибора неизвестен, за погрешность s прибора всегда принимают половину цены его наименьшего деления. Понятно, что при считывании показаний со шкалы нецелесообразно стараться определить доли деления, так как результат измерения от этого не станет точнее.

Обозначения класса точности могут иметь вид заглавных букв латинского алфавита, римских цифр и арабских цифр с добавлением условных знаков.

Если класс точности обозначается латинскими буквами, то класс точности определяется пределами абсолютной погрешности.

Если класс точности обозначается арабскими цифрами без условных знаков, то класс точности определяется пределами приведённой погрешности и в качестве нормирующего значения используется наибольший по модулю из пределов измерений.

Если класс точности обозначается арабскими цифрами с галочкой, то класс точности определяется пределами приведённой погрешности, но в качестве нормирующего значения используется длина шкалы.

Если класс точности обозначается римскими цифрами, то класс точности определяется пределами относительной погрешности.

Расшифровка обозначений классов точности на средствах измерений

Обозначение класса точности	Форма выражения погрешности	Пределы допускаемой основной погрешности	Примечание
на средстве измерений	в документации
М	М	Абсолютная D	D ± а	нормирующее значение выражено в единицах измеряемой величины
0,5	Класс точности 0,5	Приведенная g	γ = ±0,5%	нормирующее значение выражено в единицах измеряемой величины
	Класс точности 0,5	γ = ±0,5%	нормирующее значение принято равным длине шкалы или её части
	Класс точности 0,5	Относительная d	δ = ±0,5%	δ = Δ / х
0,02/0,01	Класс точности 0,02/0,01	δ = ±[0,02 + 0,01·(|хк / х| - 1)] %	δ = ±[c + d·(|хк / х| - 1)]

Поверка средств измерения

В основе обеспечения единообразия средств измерений лежит система передачи размера единицы измеряемой величины. Технической формой надзора за единообразием средств измерений является государственная (ведомственная) поверка средств измерений, устанавливающая их метрологическую исправность.

Поверка средств измерений - установление органом государственной метрологической службы (или другим официально уполномоченным органом, организацией) пригодности средства измерений к применению на основании экспериментально определяемых метрологических характеристик и подтверждения их соответствия установленным обязательным требованиям. Основной характеристикой, определяемой при поверке прибора является его погрешность.

Пригодным к применению в течение определенного межповерочного интервала времени признают те СИ, поверка которых подтверждает их соответствие метрологическим и техническим требованиям к данному СИ.

Средства измерений подвергают первичной, периодической, внеочередной, инспекционной и экспертной поверкам.

Первичной поверке подвергаются СИ при выпуске из производства или ремонта, а также СИ, поступающие по импорту.

Периодической поверке подлежат СИ, находящиеся в эксплуатации или на хранении через определенные межповерочные интервалы, установленные с расчетом обеспечения пригодности к применению СИ на период между поверками.

Инспекционную поверку производят для выявления пригодности к применению СИ при осуществлении госнадзора и ведомственного метрологического контроля за состоянием и применением СИ.

Экспертную поверку выполняют при возникновении спорных вопросов по метрологическим характеристикам (MX), исправности СИ и пригодности их к применению.

Достоверная передача размера единиц во всех звеньях метрологической цепи от эталонов или от исходного образцового средства измерений к рабочим средствам измерений производится в определенном порядке, приведенном в поверочных схемах.

Поверочная схема – это утвержденный в установленном порядке документ, регламентирующий средства, методы и точность передачи размера единицы физической величины от государственного эталона или исходного образцового средства измерений рабочим средствам.

Различают государственные, ведомственные и локальные поверочные схемы органов государственной или ведомственных метрологических служб.

Поверке подвергаются СИ, выпускаемые из производства и ремонта, получаемые из-за рубежа, а также находящиеся в эксплуатации и хранении. Основные требования к организации и порядку проведения поверки СИ установлены ГОСТ 8.513-84.

Основополагающие документы по обеспечению единства измерений

ГОСТ Р 8.000-2000 ГСИ - Основные положения

ГОСТ 8.001-80 ГСИ - Организация и порядок проведения государственных испытаний средств измерений

ГОСТ 8.002-86 ГСИ - Государственный надзор и ведомственный контроль за средствами измерений

ГОСТ 8.009-84 ГСИ - Нормируемые метрологические характеристики средств измерений

ГОСТ 8.050-73 ГСИ - Нормальные условия выполнения линейных и угловых измерений

ГОСТ 8.051-81 ГСИ - Погрешности, допускаемые при измерении линейных размеров до 500 мм

ГОСТ 8.057-80 ГСИ - Эталоны единиц физических величин. Основные положения

ГОСТ 8.061-80 ГСИ - Поверочные схемы. Содержание и построение

ГОСТ 8.207-76 ГСИ - Прямые построения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения

ГОСТ 8.256-77 ГСИ - Нормирование и определение динамических характеристик аналоговых средств измерений. Основные положения

ГОСТ 8.310-90 ГСИ - Государственная служба стандартных справочных данных. Основные положения

ГОСТ 8.372-80 ГСИ - Эталоны единиц физических величин. Порядок разработки, утверждения, регистрации, хранения и применения

ГОСТ 8.315-97 ГСИ - Стандартные образцы состава и свойств веществ и материалов. Основные положения

ГОСТ 8.381-80 ГСИ - Эталоны. Способы выражения погрешностей

ГОСТ 8.383-80 ГСИ - Государственные испытания средств измерений. Основные положения

ГОСТ 8.395 ГСИ - Нормальные условия измерений при поверке. Общие требования

ГОСТ 8.401-80 ГСИ - Классы точности средств измерений. Общие требования

ГОСТ 8.417-81 ГСИ - Единицы физических величин

ГОСТ 8.430-88 ГСИ - Обозначения единиц физических величин для печатающих устройств с ограниченным набором знаков

ГОСТ 8.508-84 ГСИ - Метрологические характеристики средств измерений и точностные характеристики средств автоматизации ГСП. Общие методы оценки и контроля

ГОСТ 8.513-84 ГСИ - Поверка средств измерений. Организация и порядок проведения

ГОСТ 8.525-85 ГСИ - Установка высшей точности для воспроизведения единиц физических величин. Порядок разработки аттестации, регистрации, хранения и применения

ГОСТ 8.549-86 ГСИ - Погрешности, допускаемые при измерении линейных размеров до 50 мм с неуказанными допусками

ГОСТ Р 8.563-96 ГСИ - Методики выполнения измерений

ГОСТ 8.566-99 ГСИ - Межгосударственная система данных о физических константах и свойствах веществ и материалов. Основные положения

ГОСТ Р 8.568-97 ГСИ - Аттестация испытательного оборудования. Основные положения

Дата добавления: 2014-01-11