Законы распределения погрешностей измерительного преобразователя

Правила округления результатов

1. Округление любого результата измерения производится в соответствии с его погрешностью, для чего оценивается погрешность.

2. Результат округляется до того же десятичного знака, которым оканчивается округленное значение его абсолютной погрешности.

3. Если в полученной оценке недостоверна даже первая значащая цифра, то оценка указывается с двумя знаками, если первый из них равен 1 или 2, и с одним десятичным знаком, если 3 и более.

Округление производится лишь в окончательном ответе, а все предварительные расчеты выполняются не менее, чем с одним значащим знаком.

Классификация результатов измерения по характеру оценивания погрешности. По качеству оценивания экспериментальных данных можно выделить четыре категории измерения: с точной апостериорной,приближенной апостериорной,априорной и приближенной априорной оценкой погрешностей.

За исключением измерений при научных исследованиях, практически все массовые измерения относятся к техническим и сводятся к измерению с априорной оценкой погрешностей. При этом измерение осуществляется по стандартизованным методикам, которые разрабатываются и исследуются заранее. Обработка результатов экспериментальных исследований в данных методиках является минимальной, а погрешность измерения оценивают заранее в рамках аттестации методики выполнения измерения. Погрешности всех результатов, которые получаются по данной методике технического измерения, определяются высококвалифицированным персоналом, который разрабатывает, аттестует методику выполнения измерения и принимает решение о допустимости применения этой методики выполнения измерения для решения конкретной задачи измерения.

Для измерения с приближенной априорной оценкой погрешностей присуще полное отсутствие априорной информации об измеряемом параметре и условиях его измерения, что характерно для первоначальных этапов изучения или проектирования объекта.

К первому типу относятся измерения, проводимые при метрологических исследованиях, которые, в отличие от технических, целесообразно назвать лабораторными. При этом обработка данных выполняется наиболее точно, с учетом индивидуальных свойств используемых средств измерения, выполняемых для измерения условий его проведения, что характерно также для измерения параметров объекта. Измерение с приближенной оценкой погрешностей по экспериментальным данным включает в себя многие контрольно-проверочные измерения, а также часть измерений по стандартизованным методикам, если один или несколько существенных факторов не удовлетворяют требованиям методики. Обработка данных может быть более сложной, чем при техническом измерении, с учетом сведений о типовых свойствах средств измерения и приближенных оценок основных влияющих величин.

Для уменьшения возможных погрешностей результатов измерения часто применяются разнообразные мероприятия:

– применяемые средства измерения индивидуально аттестуются, определяются нестабильности их метрологических характеристик;

– условия проведения каждого процесса измерения стараются сделать такими, чтобы нестабильность погрешности была меньшей;

– вспомогательные измерения параметра контроля с целью определения последующего введения поправок в результат измерения;

– для оценивания неисключенного остатка систематической погрешности используют образцовые средства измерения возможно более высокой точности;

– многократные измерения для уменьшения влияния случайных погрешностей;

– для уменьшения динамической погрешности применяют средства измерения с динамическими характеристиками, обеспечивающими малую зависимость результата измерения от скорости изменений измеряемой величины.

Примеры типовых законов распределения параметров измерения. В настоящее время эти законы малоизученны, поэтому ограничимся рассмотрением некоторых из них.

1. Погрешность от зазора кинематической цепи зубчатой передачи (рис. 4.2) распределена по дискретному двухзначному закону и имеет вид, приведенный на рис. 4.3. Такому же закону подчиняются погрешности от гистерезиса (рис. 4.4).

Рис. 4.3. Дискретный двухзначный закон погрешности от зазора кинематической цепи
Рис. 4.2. Кинематическая схема зубчатой передачи

Рис. 4.4. Петля гистерезиса

2. Погрешность от наводки синусоидального напряжения распределена по арксинусоидальному закону, приведенному на рис. 4.5.

3. Погрешность от квантования распределена по нормальному закону, так как погрешности больше, чем , и меньше, чем , не встречаются, а внутри этого интервала они равновероятны.

Рис. 4.5. Плотность распределения погрешности от наводки синусоидального напряжения	Рис. 4.6. Линейка квантования

4. Измерение является частным случаем равновероятного квантования (рис. 4.6). Такой же характер носит распределение погрешности от трения внутри зоны застоя. Подвижная часть может с равной вероятностью остановиться в любом положении.

5. Погрешность градуировки возникает в процессе градуировки для каждого проградуированного деления, впоследствии остается неизменной, то есть является систематической.

Однако по совокупности всех делений они являются случайными, так как для различных делений могут быть отклонения как положительными, так и отрицательными, и равными нулю. Итоговое распределение имеет вид композиции равномерного и экспоненциальных законов распределения:

.

6. Распределение дополнительных погрешностей от влияющих факторов определяются распределением самого фактора и значением коэффициента влияния. Так как функции влияния принимаются линейными, то распределение дополнительной погрешности случайного аргумента определяется с масштабом в виде коэффициента влияния на закон распределения вероятности влияющей величины .

Контрольные вопросы

1. Определите понятие измерение и понятие, характеризующее процесс измерения.

2. Охарактеризуйте процесс измерения физических величин.

3. Дайте классификацию погрешностей измерительного преобразователя.

4. Как определяются оценки измеряемого параметра?

ГЛАВА 5. ПЕРВИЧНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

Дата добавления: 2014-12-16