Методы и средства судебно-экспертных исследований Тема № 3. «Метрологические параметры технических средств, применяемых в экспертных исследованиях»
Учебные вопросы: • 1. Основные правила метрологии. Обеспечение единства измерений. • 2. Погрешности результатов измерений. • 3. Метрологические характеристики измерительных систем.
1. Основные правила метрологии. Обеспечение единства измерений. • Единство измерений характеризует качество измерений: • - результаты измерений выражаются в узаконенных единицах, • - размеры единиц в установленных пределах равны размерам воспроизведенных величин • - погрешности результатов измерений известны с заданной вероятностью и не выходят за установленные пределы.
Единство измерений охватывает важнейшие задачи метрологии: • - унификация единиц физических величин • - разработка систем воспроизведения величин • - передача размеров величин рабочим средствам измерений с установленной точностью.
Основные правила метрологии • 1. Всякое измерение должно иметь цель, • и точность измерения должна обеспечивать достижение этой цели. • Из нескольких возможных средств (методов) измерений, обеспечивающих достижение цели выбирают наиболее простые и дешевые. • 2. Результат измерений должен быть выражен в узаконенных единицах. • «Узаконенными» с СССР (в настоящее время – в России) с 1982 г. считаются только единицы Системы Интернациональной (СИ).
• 3. Можно пользоваться только пригодными к употреблению средствами измерений. «Пригодным» к употреблению являются: - серийно выпускаемое промышленностью в соответствие со стандартами или техническими условиями средства измерений, если срок их последней поверки не истек; - средства измерений, прошедшие метрологическую аттестацию. Аттестации подлежат средства измерений приобретенные за рубежом, приборы и установки, изготовленные промышленным способом, опытные образцы промышленных приборов и т. д.
• 4. Перед измерением необходимо убедиться, что условия измерений (температура воздуха, его влажность и т. п. ) соответствуют его нормальным или рабочим условиям. • 5. Погрешность средств измерения, указанная на документации или на шкале прибора, не должна превосходить допустимой погрешности, определяемой целью измерения.
• 6. В представлении результата измерения должна содержаться информация • - о самом результате • - об интервале, в котором погрешность этого результата лежит с указанной вероятностью. • 7. Всегда следует указывать верхнюю границу погрешности. • Если несколько способов оценки погрешности результата дают различные значения, то приводится наибольшая погрешность.
2. Погрешности результатов измерений • Понятие «погрешность» — одно из центральных в метрологии, оно состоит из: • «погрешности результата измерения» • «погрешности средства измерения» . • Погрешность результата измерения - разница между результатом измерения Х и истинным (или действительным) значением Q измеряемой величины: • X Q • Она указывает границы неопределенности значения измеряемой величины.
Истинное значение физической величины — это значение, идеальным образом отражающее свойство данного объекта, как в количественном, так и в качественном отношении. • На практике абстрактное понятие истинного значения физической величины приходится заменять понятием «действительное значение» . • Действительное значение физической величины — значение, найденное экспериментально и настолько приближающееся к истинному, что для конкретной цели оно может быть использовано вместо него.
• Случайная погрешность — составляющая погрешности измерения, изменяющаяся случайным образом (по знаку и значению) в серии повторных измерений одного и того же размера физической величины, проведенных с одинаковой тщательностью в одних и тех же условиях. • Случайные погрешности неизбежны, неустранимы и всегда присутствуют в результате измерения.
• Систематическая погрешность — составляющая погрешности измерения, остающаяся постоянной или закономерно меняющаяся при повторных измерениях одной и той же физической величины. • Они могут быть предсказаны, обнаружены и благодаря этому почти полностью устранены введением соответствующей поправки.
• Абсолютная погрешность выражается в единицах измеряемой величины и не может в полной мере служить показателем точности измерений • Относительная погрешность — это отношение абсолютной погрешности измерения к истинному значению измеряемой величины: • Q (X - Q) Q • Приведенная погрешность — это относительная погрешность, в которой абсолютная погрешность отнесена к условно принятому значению QN • γ QN (X - Q) QN
2. Метрологические характеристики измерительных систем. • При измерениях каких-либо свойств физических объектов в первую очередь получают аналитический сигнал, который часто также называют откликом измерительного средства. • Само получение аналитического сигнала еще не означает измерения. Необходимо еще располагать метрологическими параметрами измерения и оценить его погрешность.
• К основным метрологическим характеристикам измерительных систем относятся: • точность, • правильность, • воспроизводимость, • пределы измерений, • предел обнаружения, • чувствительность, • селективность, • специфичность методов и технических средств.
• В ИСО 5725 для описания точности метода измерений используют два термина: «правильность» и «прецизионность» . • «правильность» характеризует степень близости среднего арифметического значения большого числа результатов измерений к истинному или принятому опорному значению, • «прецизионность» - степень близости результатов измерений друг к другу (воспроизводимость).
• Чувствительность - это способность метода реагировать на изменение измеряемого параметра. • Для определения чувствительности необходимо построить градуировочную функцию. • Градуировочная функция в самом простом линейном представлении выглядит как y = an + b
Чувствительность равна приращению y по отношению к приращению x Δy/Δx = tgα градуировочный график
Чувствительность метода 1 выше чувствительности метода 2 (tgα 1 > tgα 2). Предел обнаружения (верхняя граница затененного интервала) – наименьшее количество nmin (масса, объем, доля), при котором еще уверенно обнаруживается сигнал. Предел обнаружения по методу 1 меньше, чем предел обнаружения по методу 2. Таким образом, чем выше чувствительность метода, тем ниже предел обнаружения.
Метод 3 на линейном участке градуировочной функции имеет самую низкую чувствительность и самый высокий нижний предел обнаружения. Начиная с некоторой величины ni, чувствительность данного метода становится практически нулевой. Значение ni представляет собой верхний предел определения измеряемого параметра.
• Селективность и специфичность характеризуют степень мешающего влияния матрицы на определение исследуемого вещества • Селективность (избирательность анализа) возможность метода определять или обнаруживать искомый компонент (молекулы, ионы, функциональные группы)в присутствии других сопутствующих компонентов. • Специфичность (предельная селективность) отсутствие каких-либо мешающих влияний. • Когда говорят, что метод специфичен, это означает, что с его помощью можно определять только те соединения, для которых он предназначен.
• Избирательность анализа основана на двух характеристиках: • - число сопутствующих компонентов, которые не мешают определению искомого компонента, • - максимальное отношение содержания сопутствующего (мешающего определению) и искомого компонентов, при котором еще возможно надежное определение или обнаружение последнего (фактор селективности).
• Избирательность анализа зависит от избирательности отдельных стадий анализа и может быть повышена маскированием мешающих компонентов или их предварительным отделением (концентрированием) • Наиболее высокой избирательностью анализа характеризуются методы многокомпонентного анализа: масс-спектрометрия, нейтронноактивационный анализ, газожидкостная хроматография и др.
Скачать презентацию Методы и средства судебно-экспертных исследований Тема 3
Т-3МССЭИ11-12.pptx