Условия и методики измерений

Классификация систематических погрешностей и методы их исключения

В основу классификации систематических погрешностей положена закономерность их поведения во времени. По этому признаку

систематические погрешности подразделяются на постоянные и переменные

Постоянные погрешности – погрешности, которые остаются неизменными по величине и знаку в течение всего времени измерений.

Переменные погрешности – погрешности, изменяющиеся в процессе измерения. Наличие существенной переменной систематической погрешности искажает оценки характеристик случайной погрешности. Поэтому она должна обязательно выявляться и исключаться из результатов измерений.

Переменные погрешности подразделяют на монотонно изменяющиеся, периодические, прогрессирующие и изменяющиеся по сложному закону.

Монотонно изменяющейся является систематическая погрешность, которая имеет место, например, при постепенном разряде батареи, питающей средство измерений. Чаще всего такие погрешности изменяются по линейному закону.

Периодической называется погрешность, значение которой является периодической функцией времени или функцией перемещения указателя измерительного прибора. Такие погрешности встречаются в индикаторах часового типа (приборах с круговой шкалой и стрелкой).

Прогрессирующая (дрейфовая) погрешность – непредсказуемая погрешность измерений, достаточно медленно меняющаяся (возрастающая или убывающая) во времени.

Систематические погрешности могут изменяться также по сложному закону за счет совместного действия нескольких систематических погрешностей. Например, такой погрешностью является погрешность меры длины, которая возникает при отклонении температуры, при которой выполняются измерения, от нормальной температуры.

Результаты измерений, содержащие систематическую погрешность, относятся к неисправленным. При проведении измерений стремятся исключить, уменьшить или учесть влияние систематических погрешностей. Однако вначале их надо обнаружить.

Постоянные систематические погрешности можно обнаружить только путем сравнения результатов измерений с другими, полученными с использованием более точных методов и средств измерений (рисунок 5). В ряде случаев такие погрешности можно устранить, используя специальные методы измерений.

входной сигнал х(t)

y(t) y_э(t)

Рисунок 5 – Способ определения систематической погрешности

Наиболее рациональным является устранение источников погрешностей до начала измерения. Для этого необходимо исключить влияние на точность измерений колебаний температуры, влажности и давления, действие внешних магнитных и электрических полей, вредных вибраций с помощью специальных установок.

Для исключения (существенного уменьшения) постоянных систематических погрешностей в процессе измерения существуют различные методы.

Наиболее полное решение задачи компенсации постоянной систематической погрешности обеспечивает метод замещения. Суть метода состоит в такой замене измеряемой величины х_и известной величиной А, получаемой с помощью регулируемой меры, чтобы показание измерительного прибора сохранилось неизменным. Значение измеряемой величины считывается в этом случае по указателю меры.

Разновидностью метода замещения является метод противопоставления

К другим методам относятся:

- метод компенсации погрешности по знаку;

- метод рандомизации;

- м етод введения поправок;.

- г рафический метод и др.

Следует отметить, что при измерениях всегда остаются неисключенные остатки систематических погрешностей (НСП), учет которых, как и учет случайных погрешностей, при оценке погрешности результатов прямых измерений с многократными наблюдениями осуществляется статистической обработкой результатов измерений.

В соответствии с уравнением математической модели измерения X = Q/ [Q], в котором отражена процедура сравнения неизвестного размера Q с известным [Q], отношение двух размеров Х теоретически должно быть вполне определенным, неслучайным числом.

Но практически размеры сравниваются в условиях множества случайных и неслучайных обстоятельств, точный учет которых невозможен. Поэтому при многократном измерении одной и той же величины постоянного размера результат (называемый отсчетом по шкале отношений) получается все время разным. Это положение установлено практикой и формулируется в виде аксиомы, которая является основным постулатом метрологии – результат измерения является случайной величиной.

Есть и другие аксиомы и постулаты:

Без априорной информации измерение проводить невозможно.

Дата добавления: 2015-04-30