Систематические погрешности

Систематические погрешности представляют собой определенную функцию неслучайных факторов, состав которых зависит от физических, конструктивных и технологических особенностей средств измерений, условий их применения, а также от индивидуальных качеств наблюдателя. Сложные детерминированные закономерности, которым подчиняются систематические погрешности, определяются либо при создании средств измерений и комплектации измерительной аппаратуры, либо непосредственно при подготовке измерительного эксперимента и в процессе его проведения. Совершенствование методов измерений, использование высококачественных материалов, прогрессивная технология – все это позволяет на практике устранить систематические погрешности настолько, что при обработке результатов наблюдений с их наличием зачастую не приходится считаться. Однако это не всегда имеет место.

Если, как было сказано выше, случайные погрешности изучаются только в совокупности, без рассмотрения их конкретных значений в каждом опыте, то систематические погрешности приходится изучать в каждом случае отдельно.

Систематические погрешности принято классифицировать в зависимости от причин их возникновения и по характеру проявления при измерениях.

В зависимости от причин возникновения рассматриваются четыре вида систематических погрешностей.

Погрешности метода или теоретические, возникающие из-за ошибочности или недостаточной проработки принятой теории метода измерений в целом или от допущенных упрощений при проведении измерений,

Погрешности метода возникают также при экстраполяции свойства, измеренного на ограниченной части некоторого объекта на весь объект, если он обладает однородностью измеряемого свойства. Например, при определении плотности вещества по измерениям массы и объема некоторой пробы возникает систематическая погрешность, если проба содержала некоторое количество примеси, а результат измерения принимается за характеристику данного вещества вообще.

К погрешностям метода относятся и те, которые возникают вследствие влияния измерительной аппаратуры на измеряемые свойства объекта. Получаемые результаты становятся грубо приближенными или даже недействительными, как только прекращается взаимодействие аппаратуры с объектом измерения. Подобные явления возникают, например, при измерении длины, когда измерительное усилие приборов достаточно велико, при регистрации быстропротекающих процессов, когда быстродействие аппаратуры недостаточно; при измерениях температур жидкостными и газовыми термометрами и т. д.

Следующий вид систематических погрешностей– инструментальные, зависящие от погрешностей применяемых средств измерений. Исследование этих погрешностей является предметом специальной дисциплины - теории точности измерительных устройств.

Третью группу представляют систематические погрешности, обусловленные неправильной установкой и взаимным расположением средств измерений, являющихся частью единого комплекса, несогласованностью их характеристик, влиянием внешних температурных, гравитационных, радиационных и других полей, нестабильностью источников питания, а также неправильными действиями операторов. Сюда относятся погрешности, вызываемые установкой некоторых измерительных приборов без помощи отвеса или уровня, несогласованностью входных и выходных параметров электрических цепей, параллаксом при отсчете по шкале и т. д.

Четвертую группу представляют систематические погрешности, обусловленные индивидуальными особенностями наблюдателя. Они вызываются, например, запаздыванием или опережением при регистрации сигнала, неправильным отсчетом десятых долей деления шкалы, асимметрией, возникающей при установке штриха посередине между двумя рисками.

По характеру своего поведения в процессе измерений систематические погрешности подразделяются на постоянные и переменные. Постоянные возникают, например, при неправильной установке начала отсчета, неправильной градуировке и юстировке средства измерения и остаются постоянными при всех повторных наблюдениях. Поэтому, если уж они возникли, то обнаружить их в результатах наблюдений очень трудно.

Среди переменных систематических погрешностей принято выделять прогрессивные – монотонно убывающие или возрастающие в процессе измерения, то есть являющиеся, например, функцией времени или температуры, и периодические.

Прогрессивная погрешность возникает, например, при взвешивании, когда одно из коромысел весов находится ближе к источнику тепла, чем другое, поэтому быстрее нагревается и удлиняется. Это приводит к систематическому сдвигу начала отсчета и к монотонному изменению показаний весов.

Периодическая погрешность присуща измерительным приборам с круговой шкалой, если ось вращения указателя не совпадает с осью шкалы.

Все остальные виды систематических погрешностей принято называть погрешностями, изменяющимися по сложному закону.

В тех случаях, когда при создании средств измерений, необходимых для данной измерительной установки, не удается устранить влияние систематических погрешностей, приходится специально организовывать измерительный процесс и осуществлять математическую обработку результатов.

Дата добавления: 2014-12-27