Закономерности формирования результата измерений виды погрешностей и источники

Закономерности формирования результата измерений, виды погрешностей и источники их появления Поршнев Е. В. Герман Д. А.

Методы измерений в зависимости от способа получения результата. При измерениях используют разнообразные методы (ГОСТ 16263— 70), представляющие собой совокупность приемов использования различных физических принципов и средств. Измерения подразделяются на шесть методов: прямые (искомое значение — непосредственно из опытных данных); косвенные (на основании зависимости между искомой и полученной) при прямом измерении величинами);

совокупные (одновременные измерения одноименных величин. среди которых есть известные); совместные (одновременные измерения неоднонменных величин для нахождения зависимости между ними); абсолютные (прямые измерения основных величин и с использованием физических констант); относительные (по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную)

При измерительном контроле линейных и угловых размеров в промышленности используют в основном методы непосредственной оценки и сравнения с мерой, причем последний доминирует при точных измерениях сравнительно больших размеров. Для грубых измерений используют штангенинструменты. работающие по методу совпадений. Дифференциальным методом пользуются при проверке и аттестации образцовых мер дины.

Метод непосредственной оценки — метод измерений, при котором значение величины определяют непосредственно по показывающему средству измерений. Метод сравнения с мерой — метод измерений, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. Нулевой метод измерений — метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия измеряемой величины и меры на прибор сравнения доводят до нуля.

Метод измерений замещением — метод сравнения с мерой, в котором измеряемую величину замещают мерой с известным значением величины. Метод измерений дополнением — метод сравнения с мерой, в котором значение измеряемой величины дополняется мерой этой же величины с таким расчетом, чтобы на прибор сравнения воздействовала их сумма, равная заранее заданному значению. Дифференциальный метод измерений — метод измерений, при котором измеряемая величина сравнивается с однородной величиной, имеющей известное значение, незначительно отличающееся от значения измеряемой величины, и при котором измеряется разность между этими двумя величинами

Под погрешностью измерения как характеристикой точности подразумевают отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины. Точность измерения — свойство качества измерения, отражающее близость их результатов к истинному значению измеряемой величины. Количественно точность измерения может быть выражена величиной, обратной погрешности измерения, которую называют мерой точности.

Погрешность результата каждого конкретного измерения складывается из многих составляющих, обязанных своим происхождением различным факторам и источникам. Традиционный аналитический подход к оцениванию погрешностей результата состоит в выделении этих составляющих, изучении их по отдельности и последующем суммировании. Зная свойства и оценив количественные характеристики составляющих погрешностей, можно правильно учесть их при оценивании погрешности результата или, если это возможно, ввести поправки в результат измерения. Выделив и оценив отдельные составляющие погрешности, иногда оказывается возможным так организовать измерение, чтобы эти составляющие не исказили результат.

Предел допустимой основной погрешности - это наибольшая основная погрешность, при которой прибор может быть допущен к применению и которая задается в виде абсолютных, приведенных или относительных погрешностей. Эта величина указывается в паспорте прибора.

Кроме основной погрешности, свойственной средствам измерений при использовании их в нормальных условиях, отдельно нормируются пределы допустимых дополнительных погрешностей средств измерений, возникающих вследствие отклонений значений влияющих величин от их нормальных значений. Пределы дополнительных погрешностей указывают отдельно от основной и нормируют в абсолютных величинах или долях от основной погрешности.

Классификация погрешностей 1. По характеру проявления во времени выделяют: систематические и случайные составляющие погрешности 2. Случайной погрешностью измерения называют погрешность, которая при повторных измерениях одной и той же величины в одних и тех же условиях изменяется случайным образом по знаку и (или) величине. 3. 3. Систематической погрешностью измерения называется погрешность, которая при повторных измерениях одной и той же величины в одних и тех же условиях остается постоянной или закономерно изменяется

4. . Абсолютная погрешность – это значение, вычисляемое как разность между значением величины, полученным в процессе измерений, и настоящим (действительным) значением данной величины. 5. Относительная погрешность – это число, отражающее степень точности измерения. Она определяется как отношение абсолютной погрешности к измеренному значению.

6. Обязательными компонентами любого измерения являются средство измерения, метод измерения и человек, проводящий измерение. Несовершенство каждого из этих компонентов приводит к появлению своей составляющей погрешности результата. В соответствии с этим, по источнику возникновения различают: -инструментальные, -методические , -личностные погрешности.

Инструментальные / приборные погрешности — погрешности, которые определяются погрешностями применяемых средств измерений и вызываются несовершенством принципа действия, неточностью градуировки шкалы, ненаглядностью прибора. Методические погрешности — погрешности, обусловленные несовершенством метода, а также упрощениями, положенными в основу методики. Субъективные / операторные / личные погрешности — погрешности, обусловленные степенью внимательности, сосредоточенности, подготовленности и другими качествами оператора.

1)Инструментальные погрешности Ди обусловливаются методом измерений, свойствами прибора, качеством его изготовления 2) Методические погрешности Дм определяются несовершенством выбранного метода измерений, условиями выполнения измерений или особенностью самих измеряемых величин. Выявить, устранить или компенсировать методические погрешности является одной из главных задач метрологического обеспечения. 3) Субъективные погрешности Сб обусловливаются состоянием оператора, эргономическими свойствами рабочего места, несовершенством органов чувств, влиянием окружающей среды, и др. Таким образом, полная погрешность = и+ м+ сб

Или полная погрешность: D =D и+D м+D сб Инструментальная погрешность для большей части рабочих средств измерений составляет 80. . 95% от полной погрешности. У рабочих средств измерений обязательно выделяют основную погрешность, которая свойственна данному прибору в нормальных условиях его применения.

У средств измерений часто можно выделить составляющие погрешности: аддитивные (не зависящие от значения измеряемой величины) и мультипликативные (погрешности изменяющиеся пропорционально измеряемой величине). Аддитивной, например, является систематическая погрешность, вызванная неточной установкой нуля у стрелочного прибора с равномерной шкалой; мультипликативной — погрешность измерения отрезков времени отстающими или спешащими часами. Эта погрешность будет возрастать по абсолютной величине до тех пор, пока владелец часов не выставит их правильно по сигналам точного времена. Такая операция называется градуированием погрешности.

Система поверок средств измерений Поверка средств измерений обычно осуществляется метрологическими службами предприятий. Поверка средств измерений - это определение метрологическим органом погрешности средств измерений и установление его пригодности. Поверка является одной из основных форм деятельности метрологических служб предприятий, может быть государственной и ведомственной. Государственная поверка проводится территориальными органами Госстандарта России, а ведомственная - метрологической службой отрасли (предприятия) и является важнейшей формой метрологического надзора за средствами измерений.

В зависимости от целей и назначения результатов поверки различают следующие виды поверок: первичную, периодическую, внеочередную, инспекционную и экспертную. Первичную поверку проводят при выпуске средств измерений в обращение из производства и ремонта. Периодическую поверку при эксплуатации и хранении средств измерений проводят через определенные поверочные интервалы, установленные с учетом конкретных условий эксплуатации и режимов работы средств измерений.

Внеочередную поверку проводят при утрате документов, повреждении поверительного клейма, а также при длительном хранении, независимо от сроков периодических поверок. Инспекционную поверку проводят при осуществлении государственного надзора и ведомственного контроля, по результатам ее определяют качество поверочных работ и правильность назначения межповерочных интервалов. Экспертную поверку проводят при выполнении метрологической экспертизы средств измерений с целью обоснования заключения о пригодности средства измерения к применению, а также по требованию государственного арбитража или следственных органов.

Для предприятий основной является периодическая поверка рабочих средств измерений, которая выполняется силами и средствами лабораторий измерительной техники. Так, например, рабочие средства измерений линейных размеров поверяются один раз в два года, образцовые меры 1 -го разряда - один раз в четыре года, аналоговые вольтметры, амперметры, комбинированные приборы — один раз в два года и т. п. Периодичность поверок рабочих средств измерений определяется в зависимости от частоты их применения, график поверок утверждается руководителем предприятия.