Виды погрешностей измерений

Лекция №11

Вопросы для самопроверки

Фундаментальное значение в области метрологии имеет понятие погрешность измерения физических величин.

Точность измерений

Под точностью измерений понимается степень приближения действительного значения измеряемой величины к ее истинному значению. Под истинным значением физической величины понимается значение, которое идеальным образом отражало бы качественную и количественную характеристику объекта. Исходя из этого, сформулированы основные постулаты метрологии:

- истинное значение измеряемой величины существует и оно постоянно;

- истинное значение отыскать невозможно, но оно связано с измеряемой величиной вероятностной зависимостью.

Точность измерений характеризуется величиной погрешности измерений, и считается, что чем меньше погрешность измерений, тем выше его точность.

Погрешность измерения – разность действительного значения измеряемой величины и истинного значения величины

Δ_изм = X_д – X_ист,

где X_д – действительное значение измеряемой величины;

X_ист – истинное значение.

Поскольку истинное значение измеряемой величины это идеальное значение, которое может существовать лишь в нашем представлении как величина, то на практике за истинное значение может быть принят результат измерения того же параметра, но полученный более точным (образцовым) средством измерения. Например, результат измерения детали штангенциркулем X_д =12.6 мм., а оптиметром, который можно принять по отношению к штангенциркулю как образцовое средство измерения – 12.455 мм. В этом случае погрешность измерения штангенциркулем Δ_изм = 12.6 –12.455 = +0.145мм.

Истинное значение X_ист результата измерений можно оценить также на основе метода теории вероятности и математической статистики.

1.Что понимается под измерением?

2. Какие документы представляют нормативную базу метрологии?

3.Как должен быть представлен результат измерения физической величины?

4. По каким признакам подразделяются СИ?

5.Дайте определение «эталона» единицы физической величины.

6. Какие СИ подлежат поверке?

7. Что такое поверочная схема?

8. Что понимается под калибровкой СИ, какие СИ подлежат калибровке?

8. Дайте характеристику методам измерений.

9. В чем различие сходимости и воспроизводимости измерений?

10.Дайте определение - истинного значения измеряемой величины и погрешности измерения физических величин.

В зависимости от физической природы возникновения погрешности разделяются на систематические и случайные.

Систематические погрешности измерения – составляющие погрешности измерения, остающиеся постоянными или закономерно изменяющиеся при повторных измерениях одной и той же величины.

Например, при измерении микрометром шкала инструмента оказалась сбитой на +2 деления и все размеры, полученные при измерении, оказались завышенными на + 2 деления, что соответствует +0.02мм. Систематические погрешности можно выявить определенными методами вначале или после выполнения измерения и устранить. Для концевых мер длины систематической погрешностью является поправка, которая определяется при аттестации концевых мер и ее величина со знаком «+» или «-» приводится в аттестате периодической поверки. Систематические погрешности можно в ряде случаев исключить различными методами, например, внесением поправок в результат измерения, симметричными наблюдениями и т.д.

Случайные погрешности измерения – составляющие погрешности величина, и знак которых не может быть определен до измерения, изменяющиеся случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины. Каждая случайная погрешность возникает в результате воздействия многих случайных факторов. Случайные погрешности приводят к рассеянию результатов измерений, выполненных с одинаковой тщательностью одним и тем же СИ. Например, рассеяние показаний по шкале оптиметра при настройке на «нуль» по концевой мере длины.

Случайная составляющая погрешности измерения не может быть устранена как систематическая, а лишь уменьшена по мере повышения точности измерений. При выполнении измерений инструментом низкой точности, например, штангенциркулем, одинаковость показаний при повторных измерениях не означает отсутствие случайной составляющей погрешности, а лишь говорит о том, что случайная составляющая намного меньше суммарной погрешности измерения и не выявляется.

Суммарная погрешность измерения, исходя из разделения всех составляющих на систематические и случайные, определится

Δ_изм = ∑ Δ_сист ± ∑ Δ ²_случ,

где Δ_сист – систематические составляющие;

Δ_случ – случайные составляющие.

Из соотношения следует, что систематические составляющие суммируются алгебраически, а случайные – квадратично.

4.9. Суммарная погрешность измерения линейных величин [7]

Суммарная погрешность измерения – погрешность, включающая инструментальную погрешность, погрешность метода измерений и дополнительную погрешность. Инструментальная погрешность приводится, как основной метрологический показатель СИ, в виде допускаемой погрешности.

Основные составляющие суммарной погрешности измерения применительно к измерениям линейных величин:

- погрешность установки, возникает в том случае, если ось измерительных наконечников прибора (ориентация детали) не совпадает с нормалью к измеряемой поверхности. При измерении, настройке совпадение оси с нормалью обеспечивается относительным «покачиванием» прибора и детали с фиксацией минимального отсчета по шкале.

- погрешности из-за установочных мер, по которым производится настройка средства измерения;

- погрешности, зависящие от измерительного усилия. Колебание измерительного усилия приводит к деформации поверхности детали и конструкции средства измерения, вызываю значительную случайную составляющую. Такое же появляется при применении штативов и стоек недостаточной жесткости.

- погрешность, происходящая от температурных деформаций объекта измерения и средства измерения. За нормальную температуру, как для допусков размеров так и для измерений, принята температура 20^о С. Чем выше точность измерения, тем меньше допускаемое отклонение температуры. Например, для измерения деталей 6-го квалитета точности температурные режим должен быть в пределах 20 ±5^оС.

- погрешности субъективные, зависящие от оператора, к которым можно отнести погрешности отсчитывания (для шкальных приборов), погрешности, зависящие от профессионального мастерства при выполнении настройки и измерении.

- прочие погрешности, к которым можно дополнительные погрешности от вибрации объекта в производственных условиях, от шероховатости поверхности, от загрязненности и скорости движения воздушной среды помещения, от износа средств измерения и прочие специфические составляющие.

Дата добавления: 2014-01-07