Точность измерения

Шкалы средств измерений.

Шкалы средств измерений – это упорядоченная совокупность отметок и цифр, соответствующая ряду последовательных значений измеряемой величины (шкала Цельсия – опорные точки).

В метрологической практике известны несколько разновидностей шкал: шкала наименований, шкала порядка, шкала интервалов, шкала отношений, абсолютные шкалы, условные шкалы.

· Шкалы наименований – это качественные шкалы (нет нуля, единиц измерений, отношений типа «больше-меньше»). Пример – шкала цветов (атлас цветов). Измерение заключается в визуальном сравнении окрашенного предмета с образцами цветов (эталонными образцами атласа цветов).

· Шкалыпорядка – в этих шкалах может иметься нулевая отметка, но отсутствуют единицы. Эти шкалы обычно измеряют (характеризуют) значение измеряемой величины в баллах (сила землетрясения по шкале Рихтера).

· Шкалыинтервалов (разностей) – эти шкалы имеют условные нулевые значения, а интервалы устанавливаются по согласованию (шкала времени, длины).

· Шкалаотношений – имеет единственное нулевое значение, а единица измерений устанавливается по согласованию (например, шкала весов, начинаясь с нулевой отметки, может градуироваться по-разному: граммы, килограммы, пуды, тонны и т.д.) в зависимости от требуемой точности.

· Абсолютныешкалы – всегда имеют определённые единицы измерения физических величин.

· Условныешкалы – значения физических величин выражены в условных единицах (неметрические шкалы) (шкалы твердости минералов и металлов, например по Бринеллю).

Точность измерения – это степень приближения результатов измерения к некоторому действительному (истинному) значению физической величины (чем меньше точность, тем больше погрешность и наоборот).

Даже самые точные приборы не могут показать действительного значения измеряемой величины, т.к. всегда существуют погрешности измерения, причины которых определяются источником погрешностей.

Источники погрешностей:

- износ прибора;

- неправильность положения прибора (в пространстве: горизонтально, вертикально, под углом);

- приближенность уравнений, положенных в основу построения прибора;

- переменные параметры окружающей среды;

- психофизиологическое состояние оператора и степень его опытности и т.д.

Анализ влияния перечисленных факторов на результат измерения позволяет разделить погрешности на 3 вида:

· систематические;

· случайные;

· грубые (промахи).

Систематические погрешности делятся на группы по причине их возникновения и характеру проявления.

По причине возникновения систематические погрешности бывают:

- погрешности установки;

- инструментальные погрешности;

- погрешности метода (теоретические погрешности);

- личные погрешности.

Погрешности установки возникают при отклонении пространственного положения прибора от нормального и от изменения внешних условий (давление, влажность, температура, внешние поля).

Инструментальные погрешности – определяются конструктивными, технологическими или схемными недостатками прибора.

Погрешностиметода (теоретические погрешности) – связаны с использованием метода на основе приближенных закономерностей и формул.

Личные погрешности – определяются индивидуальными особенностями оператора и его состоянием (психофизическим).

По характеру проявления систематические погрешности делятся на постоянные и переменные.

Постоянные погрешности – не меняют своего знака и величины в течение всего процесса измерения (неточность градуировки шкалы, неточности регулировки измерительной схемы).

Переменные погрешности:

- прогрессивные,

- периодические,

- изменяющиеся по сложному закону.

Прогрессивные – во время процесса измерения непрерывно увеличиваются или уменьшаются (например, при разряде аккумулятора измерительного прибора).

Периодические – с определённым периодом меняют значение и знак (секундомер, центр циферблата не совпадает с осью вращения стрелки).

Изменяющиесяпосложномузакону (формуле или эмпирической кривой) – определяются неточностью градуировки шкалы.

Систематические погрешности любого типа представляют наибольшую опасность, когда об их существовании оператор не подозревает или ограниченно информирован.

Случайные погрешности – изменяются по закону и абсолютной величине случайным образом и вызываются действием многочисленных факторов, влияние которых практически невозможно учесть. Они подчиняются вероятностным законам (например, нормальный закон распределения – закон Гаусса).

Грубые погрешности (промахи) – возникают чаще всего из-за неправильных действий оператора (неверный отсчет по шкале, ошибочное включение приборов, неопытность и усталость оператора). Причиной может стать и неисправность средств измерений, и резкое измерение условий измерений (вибрация стола с прибором, струя холодного или горячего воздуха и т.д.).

Погрешности показаний, обусловленные только несовершенством прибора, называют основными, а внешними влияниями – дополнительными.

Дата добавления: 2013-12-13