Устранение источников погрешностей до начала измерения

ИСКЛЮЧЕНИЕ СИСТЕМАТИЧЕСКИХ ПОГРЕШНОСТЕЙ

Выше подчеркивалось, что систематические погрешности вызывают смешение резу­льтата измерений. Наибольшую опасность в этом отношении представляют систематические погрешности, оставшиеся невыявленными, о существовании которых даже не подозревают. Именно систематические, а не случайные погрешности, бывали неоднократной причиной ошибочных научных выводов, установления ложных физических законов, неудовлетвори­тельных конструкций приборов и брака продукции в производстве. Рассмотрим основные способы и пути исключения систематических погрешностей из результатов измерений.

В большинстве этих способов используется прием вычисления среднего результата нескольких измерений. Однако требование, которое предъявляется к условиям проведения единичных измерений, в данном случае противоположно требованию, предъявляемому при исключении случ. погрешностей. Если для исключения случайных погрешностей при проведении единичных измерений требовалось полное единообразие условий измерения, то для исключения погрешность исключения систематических погрешностей обязательным является проведение повторного измерения при изменении в ряде случаев того или иного условия на противоположное.

Способы исключения и учета систематических погрешностей делят на четыре основных группы.

Устранение источников погрешностей до начала измерений (профилактика погрешностей).

Исключение погрешностей в процессе измерения (экспериментальное исключение погрешностей) способом: замещения, компенсации погрешностей по знаку, противопостав­ления, симметричных наблюдений.

Внесение известных поправок в результат измерения (исключение погрешностей вычислением).

Оценка границ систематических погрешностей, если их нельзя исключить.

Этот способ исключения случайных погрешностей является наиболее рациональным, так как он полностью, или частично освобождает от необходимости устранять погрешности в процессе измерения или вычислять результат с учетом поправок. Другими словами, устра­нение источников погрешностей существенно упрощает и ускоряет процесс измерения.

Под устранением источника погрешностей следует понимать как непосредственное его удаление (например, удаление источника тепла), так и защиту измерительной аппара­туры и объекта измерения от влияния этих источников.

Источники инструментальных погрешностей, присущие данному экземпляру меры или измерительного прибора, м.б. устранены до начала проведения измерения путем поверки и при необходимости - регулирования или ремонта.

Источники погрешностей, возникающих в результате неправильной установки изме­рительного прибора, во многих случаях можно устранить до начала измерений.

В качестве меры, предупреждающей появление температурной погрешности, широко применяют так называемое термостатирование, т.е. обеспечение определенной температуры окружающей среды с теми или иными допускаемыми колебаниями. Термостатируют боль­шие помещения (лаборатории, цеха), небольшие помещения (комнаты, камеры), измеритель­ную аппаратуру (катушки сопротивления, нормальные элементы, свободные концы термо­пар, кварцевые стабилизаторы частоты и т.п.).

Существует несколько способов термостатирования. В первую очередь это естест­венное термостатирование, т.е. сохранение неизменной существующей в помещении темпе­ратуры путем его теплоизоляции. Примером такого термостатирования могут служить некоторые помещения ВНИИМ в Санкт-Петербурге. Эти помещения расположены в центре здания и имеют массивные капитальные стены. Вокруг них идут широкие коридоры, образованные вторым рядом капитальных стен, за которыми следует кольцо лабораторных и служебных помещений с наиболее массивными наружными стенами; окна здесь имеют тройные рамы. Батареи радиаторов водяного отопления расположены вдоль наружных стен. Благодаря такому устройству здания в его центральных помещениях сохраняется постоянная температура. Небольшие изменения температуры происходят очень медленно.

Чаще для создания термостатированного помещения используют подвалы, к которым предъявляется ряд требований (отсутствие сырости и т.п.). Чем глубже подвал, тем лучше в нем сохраняется естественное постоянство температуры и в меньшей степени требуется поддерживать ее искусственным путем.

Далеко не всегда удается естественным путем сохранить необходимый уровень температуры. Чаще прибегают к искусственному поддержанию температуры - подогреву или охлаждению.

При наличии сети электроснабжения устройство обогревателей не вызывает больших трудностей. Значительно сложнее осуществить регулируемое охлаждение. Поэтому там, где это допускает измерительная аппаратура, стабилизируемый уровень температуры выбирают с таким расчетом, чтобы исключить необходимость охлаждения и пользоваться только подогревателями. Температуру стабилизируют на уровне 30-40°С и выше.

Устранение влияния магнитных полей. Влияние магнитных полей устраняется путем использования магнитных экранов. Они изготовляются в виде цельных футляров из магнитомягких материалов.