Погрешность. Выбор измерительных средств

Выбор измерительных средств

1) Измерительные средства выбираются с учетом формы конструктивного элемента (внут. диам. или паруж.).

2) Учитывается необходимость соблюдения требуемой точности измерения: допускаемая погрешность измерения конструктивного элемента должна быть больше погрешности инструмента.

[x]_изм.>х_инстр.

Факторы, влияющие на результат измерения (влияющие факторы):

– объект измерения;

– субъект измерения;

– метод измерения;

– средство измерения;

– условия измерения.

Объект измерения должен быть всесторонне изучен и тщательно подготовлен к проведению измерения.

Субъект (оператор) привносит в результат измерения элемент субъективизма, который должен быть сведен к минимуму. Это зависит от квалификации оператора, санитарно-гигиенических условий труда, его психофизиологического состояния, учета эргономических требований при взаимодействии оператора и средства измерения. Санитарно-гигиенические условия включают такие факторы, как освещение, уровень шума, чистота воздуха, микроклимат.

Часто измерение одной и той же величины постоянного размера разными методами дает различные результаты, причем каждый из них имеет свои недостатки и достоинства.

Влияние средства измерения на измеряемую величину во многих случаях проявляется как возмущающий фактор.

Условия измерения как влияющий на результат фактор включают температуру окружающей среды, влажность, атмосферное давление, напряжение в сети и др.

Рассмотрев факторы, влияющие на результаты измерений можно сделать следующие выводы: при подготовке к измерениям они должны по возможности исключаться, в процессе измерения компенсироваться, а после измерения учитываться.

ЛЕКЦИЯ 4

Любые измерения направлены на получение результата, т.е. оценки истинного значения физической величины в принятых единицах. Вследствие несовершенства средств и методов измерения, воздействия внешних факторов и многих других причин результат каждого измерения неизбежно отягощен погрешностью. Качество измерения тем выше, чем ближе результат измерения оказывается к истинному значению. Количественной характеристикой качества измерений является погрешность измерения, определяемая как разность между измеренным х_изм и истинным х_ист значениями измеряемой величины:

Δх = х_изм – х_ист, (1)

где Δх – погрешность измерения.

На практике х_ист заменяется на действительное значение величины х_д, и погрешность рассчитывается по формуле:

Δх = х_изм – х_д, (2)

Поскольку действительное значение измеряемой величины только с той или иной степенью приближения заменяет истинное, то погрешность измерения, найденная относительно действительного значения является приближенной оценкой «истинной» погрешности измерения.

Погрешность, выраженная в соответствии с формулами (1) и (2), называется абсолютной погрешностью. Используется также понятие относительной погрешности – погрешности, выраженной в долях измеряемой величины. Относительные погрешности выражают принятыми в системе СИ относительными величинами: безразмерным числом, в процентах и др.

δ = Δх/х_д

Точность и погрешность связаны обратной зависимостью – измерение тем более точно, чем меньше его погрешность.

Понятие погрешности характеризует как бы несовершенство измерения. Позитивной характеристикой качества измерений является точность измерения. Точность и погрешность связаны обратной зависимостью – измерение тем более точно, чем меньше его погрешность. Количественно точность выражается числом, равным обратному значению относительной погрешности.

Стандартизованной является оценка качества измерения с указанием погрешности. При этом предпочтение отдается выражению погрешности измерения в форме относительной погрешности, как наиболее информативной, дающей возможность объективно сопоставлять результаты и оценивать качество измерений, выполненных в разное время или разными экспериментаторами.

Пример:

Длина стержня L = 1000 мм с погрешностью 10 мм (т.е. с относительной погрешностью 0,01 или 1%).

Расстояние между двумя станциями метро L = 1 км с такой же абсолютной погрешностью 10 мм (т.е. с относительной погрешностью 1ּ10^-5 или 1ּ10^-3 %), мы делаем заключение, что хотя абсолютная погрешность измерения в обоих случаях одинакова, первое измерение является достаточно грубым, а второе выполнено с высокой точностью.

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. Выделив и оценив отдельные составляющие погрешности, иногда оказывается возможным так организовать измерение, чтобы эти составляющие не оказали влияния на результат.