Характеристики погрешностей измерений. Формы представления

Классификация погрешностей измерений

Погрешности измерений

ЛЕКЦИЯ 13.

Рис. 1. Выполнение прерывания в компьютере: tр - время реакции процессора на запрос прерывания; tс - время сохранения состояния прерываемой программы и вызова обработчика прерывания; tв - время восстановления прерванной программы

Рис. 14.2. Работа системы прерываний при различной глубине прерываний

Рис. 14.3. Схема определения номера наиболее приоритетного запроса прерывания

Рис. 4. Структура контроллера приоритетных прерываний

.

Рис. 5. Структура таблицы векторов прерываний

Таблица 14.1.
Тип прерывания	Источник прерывания
	Деление на 0
	Пошаговый режим выполнения программы
	Запрос по входу NMI
· · ·
	Запрос по входу IRQ0 (системный таймер)
	Запрос по входу IRQ1 (контроллер клавиатуры)
· · ·
	Отсутствие сегмента в оперативной памяти
· · ·
	Пользовательское прерывание

На измерения влияют:

Ø Объект измерений принято считать неизменным,
т.е. всегда предполагается, что существует истинное постоянное значение измеряемой величины.

Ø Все остальные составляющие процесса измерений:

Ø средства измерений (СИ),

Ø условия измерений,

Ø оператор

Ø все время меняются.

Ø Примечания

Ø Эти изменения могут быть случайными, мы не в состоянии
их предвидеть. Они могут быть и не случайными, но такими, которые мы не смогли заранее предусмотреть и учесть.

Ø Если они влияют на результаты измерений,
то при повторных измерениях одной и той же величины
результаты будут отличаться один от другого тем сильнее,
чем больше факторов не учтено и чем сильнее они меняются.

Ø Всегда есть определенный предел числу явлений, влияющих на результаты измерений, которые принимаются в расчет.

Ø Общее у этих явлений то, что все они являются следствием причин настолько сложных, что трудно их проследить, и мы иногда удовлетворяемся точностью, которую можно получить без излишних затрат труда и средств.

Ø Вследствие этого результат даже очень точного измерения будет содержать погрешность D, которая является отклонением результата измерения x
от истинного значения x _ист измеряемой величины

Ø Истинным значением физической величины называется такое ее значение, которое идеальным образом отражает понятие «физическая величина» с точки зрения количества и качества.

Ø Истинное значения физической величины неизвестно.

Ø Термин «истинное значение» физической величины применяют только в теоретических исследованиях.

Ø В формулу погрешности результата измерения подставляют действительное значение x _д, т.е. значение, найденное опытным путем и настолько приближающееся
к истинному, что может быть использовано вместо него.

Ø Отсюда можно сделать вывод о том, что если истинное значение одно, то действительных значений может быть несколько.

Ø По способу выражения различают:
абсолютные и относительные погрешности измерений.

Ø Абсолютная погрешность измерения –
погрешность измерения, выраженная в единицах измеряемой величины:

Ø Примечание – Необходимо различать термины абсолютная погрешность и абсолютное значение погрешности, т.к. абсолютное значение погрешности – значение погрешности без учета ее знака (модуль погрешности).

Ø Относительная погрешность измерения –
погрешность измерения, выраженная отношением абсолютной погрешности измерения к действительному или измеренному значению измеряемой величины.

Ø По характеру проявления, способам обнаружения и учета погрешности измерений подразделяются на систематические и случайные.

Ø Систематическая погрешность измерения – составляющая погрешности результата измерения, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же физической величины.

Ø Примечание – в зависимости от характера измерения систематические погрешности подразделяют на постоянные, прогрессивные, периодические и погрешности, изменяющиеся по сложному закону.

Ø Случайная погрешность измерения – составляющая погрешности результата измерения, изменяющаяся случайным образом (по знаку и значению) при повторных измерениях, проведенных с одинаковой тщательностью, одной и той же физической величины.

Ø Составляющие систематической погрешности:

Ø Постоянные погрешности – погрешности, которые длительное время сохраняют своё значение, например в течение времени выполнения всего ряда измерений.

Ø Прогрессивные погрешности – непрерывно возрастающие или убывающие погрешности. К ним относятся, например, погрешности вследствие износа измерительных наконечников, контактирующих с деталью при контроле ее прибором активного контроля.

Ø Периодические погрешности – погрешности, значение которых является периодической функцией времени или перемещения указателя измерительного прибора.

Ø Погрешности, изменяющиеся по сложному закону, происходят вследствие совместного действия нескольких систематических погрешностей.

Ø По источникам возникновения различают:
методические, инструментальные и субъективные погрешности измерений.

Ø Методическая погрешность (погрешность метода измерений) – составляющая систематической погрешности измерений, обусловленная несовершенством принятого метода измерений.

Ø Инструментальная погрешность измерения
(погрешность инструмента) – составляющая погрешности измерения, обусловленная погрешностью применяемого средства измерений.

Ø Субъективная погрешность измерения
(личная погрешность) – составляющая систематической погрешности измерений, обусловленная индивидуальными особенностями оператора.

Ø Методические погрешности возникают:

Ø из-за несовершенства, неполноты теоретических обоснований принятого метода измерений

Ø из-за непостоянства теоретических или эмпирических коэффициентов рабочих уравнений, используемых для оценки результата измерений

Ø при изменении свойств измеряемых объектов, режимов
и условий измерений

Ø из-за неправильного выбора измеряемых величин (неадекватно описывающих модели интересующих свойств объекта).

Ø Выявить источники и исключить методические погрешности – главное в технике эксперимента.
Уровень решения этой задачи определяется метрологической подготовкой и искусством экспериментатора.

Ø МИ 1317-2004 ГСИ. Результаты и характеристики погрешности измерений. Формы представления.
Способы использования при испытаниях образцов продукции и контроле их параметров

Ø В зависимости от области применения и способов выражения используемые характеристики погрешности измерений могут быть разделены на следующие группы:

Ø нормы характеристик погрешности измерений
(задаваемые в виде требований или допускаемых значений)

Ø приписанные характеристики погрешности измерений (приписываемые совокупности измерений, выполняемых
по стандартизованной или аттестованной методике)

Ø статистические оценки характеристик погрешностей измерений (оцениваемые непосредственно в процессе выполнения измерений и обработки их результатов).

Наименование характеристик погрешности измерений	Способы регламентации
задаваемые в виде требований (нормируемые значения)	приписываемые совокупности измерений (приписанные значения)	оцениваемые в процессе измерений (статистические оценки)
1. СКО погрешности измерений	Предел допускаемых значений	Наибольшее возможное значение s[D]	Оценка S [D], нижняя Sl [D] и верхняя Sh [D] границы доверительного интервала с указанием доверительной вероятности P
2. Границы, в которых погрешность измерений находится с заданной вероятностью	Нижняя D l и верхняя D h границы интервала с указанием вероятности P	Нижняя D l и верхняя D h границы интервала с указанием вероятности P	Оценки нижней и верхней границ интервала с указанием вероятности P

Наименование характеристик погрешности измерений	Способы регламентации
задаваемые в виде требований (нормируемые значения)	приписываемые совокупности измерений (приписанные значения)	оцениваемые в процессе измерений (статистические оценки)
3. Характеристики случайной составляющей погрешности: 3.1. СКО погрешности измерений	Предел допускаемых значений	Наибольшее возможное значение	Оценка, нижняя и верхняя границы доверительного интервала с указанием доверительной вероятности P
3.2. Нормализо-ванная автокор-реляционная функция	Нормализо-ванная функция	Приписанная функция	Оценка функции

Наименование характеристик погрешности измерений	Способы регламентации
задаваемые в виде требований (нормируемые значения)	приписываемые совокупности измерений (приписанные значения)	оцениваемые в процессе измерений (статистические оценки)
4. Характеристики неисключенной систематической составляющей погрешности: 4.1. СКО	Предел допускаемых значений s[Dс]	Наибольшее возможное значение s[Dс]	Оценка, нижняя и верхняя границы доверительного интервала с указанием доверительной вероятности P
4.2. Границы, в которых составляющая погрешности находится с заданной вероятностью	Нижняя Dс l и верхняя Dс h границы интервала с указанием вероятности P	Нижняя Dс l и верхняя Dс h границы интервала с указанием вероятности P	Оценки нижней и верхней границ интервала с указанием вероятности P

Ø Инструментальная погрешность обусловлена свойствами применяемых СИ и в свою очередь состоит из ряда составляющих, вызванных:

Ø неидеальностью собственных свойств СИ,

Ø реакцией СИ на изменения влияющих величин
и на скорость изменения измеряемых величин,

Ø воздействием СИ на объект измерений,

Ø способностью СИ различать малые изменения измеряемых величин во времени и т.д.

Ø Характеристики инструментальной погрешности изменяются от экземпляра к экземпляру СИ и могут самопроизвольно изменяться во времени.

Ø В погрешности СИ различают три составляющие: основную, дополнительную и динамическую погрешности.

Ø ГОСТ 8.009-84 ГСИ. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений

Ø Принимают следующую модель инструментальной составляющей погрешности измерений

Ø где символом * обозначено объединение погрешности СИ в реальных условиях эксплуатации и составляющей погрешности, обусловленной взаимодействием СИ
с объектом измерений.

Ø Примечание – под объединением понимают применение
к составляющим погрешности измерений некоторого функционала, позволяющего рассчитать погрешность, обусловленную совместным воздействием этих составляющих.

Ø Различают две модели погрешности СИ

Ø Модель 1

Ø Модель 2

Ø – систематическая составляющая основной погрешности СИ

Ø – случайная составляющая основной погрешности СИ

Ø – случайная составляющая основной погрешности СИ,

Ø обусловленная гистерезисом

Ø – объединение дополнительных погрешностей СИ,

Ø обусловленных действием влияющих величин и

Ø неинформативных параметров входного сигнала СИ

Ø – динамическая погрешность СИ, обусловленная влиянием скорости (частоты) изменения входного сигнала СИ

Ø – основная погрешность СИ (без разделения на составляющие)

Ø – инструментальная составляющая погрешности результата измерений

Ø – методическая составляющая погрешности результата измерений

Ø – составляющая погрешности результата измерений, обусловленная квалификацией оператора

Ø – составляющая погрешности результата измерений, обусловленная алгоритмом обработки результатов, использованием стандартных справочных данных и физических постоянных.

Дата добавления: 2014-01-04