Материал: ЛР 1-2. Метрология, стандартизация и технические средства измерения

интенсивностью, которую трудно предвидеть. Например: скачки напряжения питающей сети, естественные электромагнитные разряды. Доля суммарной погрешности измерений, определяемая этими факторами, называется

случайной погрешностью измерений. Иными словами, случайные погрешности это те, которые изменяются случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины. К этому же классу относятся грубые погрешности и промахи.

Во вторую – факторы постоянные или закономерно изменяющиеся в процессе измерения. Например: прогрев прибора при включении, погрешности образцовых мер. Составляющая суммарной погрешности, определяемая этими факторами, называется систематической погрешностью измерений. Систематические - это погрешности, остающиеся постоянными или закономерно изменяющимися при повторных измерениях.

При проведении измерений оба вида погрешностей проявляются одновременно и поэтому результирующая может быть представлена в следующем виде:

-методические θМ ;

-инструментальные (аппаратурные) θИ ;

-субъективные (ошибки экспериментатора) θС .

Методические – появляются вследствие неточности метода измерения данной величины, неточности формул, выведенных с некоторыми допущениями, влияния прибора на объект измерений.

Инструментальные – обусловлены несовершенством средств измерений, неточностью градуировки, взаимным влиянием приборов, влиянием прочих внешних воздействий.

Субъективные – возникают вследствие несовершенства органов восприятия оператора (человека). Доля их мала и при использовании цифровой индикации сводится к нулю.

По отношению к текущему времени систематические погрешности делятся на постоянные и переменные. Переменные подразделяются на прогрессирующие и периодические. Характер каждой составляющей ясен из названия.

Существуют различные методы компенсации систематических погрешностей. Однако, полностью устранить их не удается. Всегда остается неучтенная систематическая погрешность θН в результирующей погрешности.

Компенсируемая составляющая систематической погрешности θК , как правило, слагается из аддитивной θА и

где Q – иcтинное значение измеряемой величины.

Компенсация систематической погрешности осуществляется путем введения в результат измерения поправки a = −θК , для определения которой в большинстве

случаев используют замеры двух калибровочных (эталонных) величин Q1 = 0; Q2 ≠ 0. Первым замером компенсируется

систематической погрешности производится с помощью двух последовательных операций: установки нуля (компенсация аддитивной части) и калибровки (компенсация мультипликативной составляющей). Для обеспечения калибровки в состав прибора вводится калибровочный («эталонный») генератор, выдающий значение величины Q2 .

В настоящем цикле лабораторных работ производится оценка лишь неучтенных систематических инструментальных погрешностей QИН . Последняя является случайной величиной

и описывается вероятностными характеристиками.

Результат измерений, из которого исключены систематические погрешности называется исправленным X′.

Таким образом, случайная погрешность δ определяется как разность между исправленным результатом X ′ и истинным значением Q:

Случайная погрешность δ в отличие от неучтенной систематической погрешности QИН может быть определена и

уменьшена путем статистической обработки результатов многократных измерений. Основные статистические характеристики случайных погрешностей и методы их оценки даны в ГОСТ 8.207-76 [2].

Суммарная погрешность средств измерений устанавливается отдельно для нормальных условий применения средств измерений и для случая отклонения влияющих факторов от значений, имеющих место в нормальных условиях. Нормальные значения влияющих факторов оговариваются в ГОСТах или в ТУ на средства измерения и представляются в виде номинала с нормированным отклонением:

t = (20 ±5)O C

UC = 220В ± 20%

Помимо указанных за нормальные условия принимаются: параметры окружающего воздуха, характеризующиеся относительной влажностью 65 ±15% , давлением 1000ГПа(750 ± 30 мм.рт.ст) и частота питающей

сети Когда основные погрешности находятся в

установленных пределах измерительные средства допускаются к применению.

Погрешность свойственная средствам измерений, находящимся в нормальных условиях называется основной погрешностью. Она нормируется путем задания пределов допускаемой основой погрешности в соответствии с ГОСТ 8.401-80 [3].

Под дополнительной погрешностью понимают изменение погрешности за счет отклонения влияющих на погрешность факторов от нормальных значений.

Класс точности – обобщенная характеристика средств измерений, определяемая пределами допускаемой основной и дополнительной погрешностей, а также другими свойствами средств измерений влияющими на их точность. Основой для присвоения измерительному прибору того или иного класса точности является его основная погрешность и способ ее выражения.

В соответствии с ГОСТ 8.401-80 пределы допускаемой основной погрешности устанавливаются в виде абсолютных , приведенных γ или относительных погрешностей, причём

формулы для представления этих погрешностей могут быть различны.

Так для абсолютной погрешности наиболее общей формулой является выражение:

D

где D – диапазон воспроизводимых значений, равен чаще всего конечному значению рабочей части шкалы прибора.

Относительная погрешность:

Предельно допустимые погрешности являются общими для данного типа прибора и указываются в его «Техническом описании». Знание значений предельно допустимых погрешностей позволяет, исходя из требуемой точности измерений, обосновано выбрать тип измерительного прибора.

1.2. Задание второе – Ознакомиться с основными методами обработки результатов измерений, содержащих случайные погрешности.

Методические указания к заданию.

Фактическое значение случайной погрешности, полученное при проверке, ещё не характеризует точности измерений, поэтому неясно, какое же значение принять за окончательный результат измерения и как охарактеризовать его точность.

Задача сводиться к решению вопроса о том, как на основании полученной в эксперименте группы результатов наблюдений оценить истинное значение, т.е. найти результат