Причины возникновения погрешностей, способы обнаружения и пути устранения грубых погрешностей (ошибок) при однократных и многократных измерениях.

Качество измерений характеризуется: точностью, достоверностью, правильностью, сходимостью и воспроизводимостью измерений. Точность измерительного прибора это - метрологическая характеристика прибора, определяемая погрешностью измерения, в пределах которой можно обеспечить использование данного измерительного прибора.

Точность измерения зависит от погрешностей возникающих в процессе их проведения.

Абсолютная погрешность измерения - разность между значением величины, полученным при измерении, и ее истинным значением, выражаемая в единицах измеряемой величины.

Относительная погрешность измерения - отношение абсолютной погрешности, измерения к истинному значению измеряемой величины.

Систематическая погрешность измерения - составляющая погрешности измерения, остающаяся постоянной или изменяющаяся по определенному закону при повторных измерениях одной и той же величины. Систематическая погрешность может быть исключена с помощью поправки.

Случайная погрешность - составляющая погрешности измерения, изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же величины случайным образом.

Грубая погрешность измерения - погрешность, значение которой существенно выше ожидаемой.

В зависимости от последовательности причины возникновения различают следующие виды погрешностей.

Инструментальная погрешность - составляющая погрешности измерения, зависящая от погрешностей применяемых средств. Эти погрешности определяются качеством изготовлении самих измерительных приборов.

Погрешность метода измерения - составляющая погрешности измерения, вызванная несовершенством метода измерений.

Погрешность настройки - составляющая погрешности измерения, возникающая из-за несовершенства осуществления процесса настройки.

Погрешность отсчёта - составляющая погрешности измерения, вызванная недостаточно точным считыванием показаний средств измерений. Погрешность возникает из-за видимого изменения относительных положений отметок шкалы вследствие перемещения глаза наблюдателя - погрешность параллакса.

Погрешность поверки - составляющая погрешности измерений, являющаяся следствием несовершенства поверки средств измерений. Погрешности от измерительного усилия действуют в случае контактных измерительных приборов. При оценке влияния измерительного усилия на погрешность измерения, необходимо выделить упругие деформации установочного узла и деформации в зоне контакта измерительного наконечника с деталью. Влияющая физическая величина - физическая величина, не измеряемая данным средством, но оказывающая влияние на результаты измеряемой величины, например: температура и давление окружающей среды; относительная влажность и др. отличные от нормальных значений.

Погрешность средства измерения, возникающая при использовании его в нормальных условиях, когда влияющие величины находятся в пределах нормальной области значений, называют основной.

Температурные погрешности вызываются температурными деформациями. Они возникают из-за разности температур объекта измерения и средства измерения. Существуют два основных источника, обуславливающих погрешность от температурных деформаций: отклонение температуры воздуха от 20 °C и кратковременные колебания температуры воздуха в процессе измерения.

Грубые погрешности могут возникнуть под воздействием любого фактора, влияющего на результат измерения. Однако чаще всего источником грубой погрешности является неправиль­ный отсчет показаний прибора или непредсказуемые изменения внешней среды.

Существуют два основных способа обнаружения грубых пог­решностей:

1)при однократных измерениях ошибка может быть выявлена, если примерно известен ожидаемый результат измерения, например при поверке рабочих средств измерений с помо­щью эталонов и калибров или при систематическом измерении объекта, физическая величина которого практически не изменяется;

2) при многократных измерениях ошибка может быть установ­лена с помощью статистического анализа результатов наблюдений. Например, при определении естественной убыли плодоовощной продукции измеряется масса 10 и более объектов. Полученная разница между начальным и конечным измерениями дает убыль массы. Испытатель сразу обращает внимание на «выпадающие» из общего числа результаты.

Влияющая физическая величина - физическая величина, не измеряемая данным средством, но оказывающая влияние на результаты измеряемой величины, например: температура и давление окружающей среды; относительная влажность и др. отличные от нормальных значений.

Погрешность средства измерения, возникающая при использовании его в нормальных условиях, когда влияющие величины находятся в пределах нормальной области значений, называют основной.

Температурные погрешности вызываются температурными деформациями. Они возникают из-за разности температур объекта измерения и средства измерения. Существуют два основных источника, обуславливающих погрешность от температурных деформаций: отклонение температуры воздуха от 20 °C и кратковременные колебания температуры воздуха в процессе измерения.

Грубые погрешности могут возникнуть под воздействием любого фактора, влияющего на результат измерения. Однако чаще всего источником грубой погрешности является неправиль­ный отсчет показаний прибора или непредсказуемые изменения внешней среды.

Существуют два основных способа обнаружения грубых пог­решностей:

1)при однократных измерениях ошибка может быть выявлена, если примерно известен ожидаемый результат измерения, например при поверке рабочих средств измерений с помо­щью эталонов и калибров или при систематическом измерении объекта, физическая величина которого практически не изменяется;

2) при многократных измерениях ошибка может быть установ­лена с помощью статистического анализа результатов наблюдений. Например, при определении естественной убыли плодоовощной продукции измеряется масса 10 и более объектов. Полученная разница между начальным и конечным измерениями дает убыль массы. Испытатель сразу обращает внимание на «выпадающие» из общего числа результаты.

Влияющая физическая величина - физическая величина, не измеряемая данным средством, но оказывающая влияние на результаты измеряемой величины, например: температура и давление окружающей среды; относительная влажность и др. отличные от нормальных значений.

Погрешность средства измерения, возникающая при использовании его в нормальных условиях, когда влияющие величины находятся в пределах нормальной области значений, называют основной.

Температурные погрешности вызываются температурными деформациями. Они возникают из-за разности температур объекта измерения и средства измерения. Существуют два основных источника, обуславливающих погрешность от температурных деформаций: отклонение температуры воздуха от 20 °C и кратковременные колебания температуры воздуха в процессе измерения.

Грубые погрешности могут возникнуть под воздействием любого фактора, влияющего на результат измерения. Однако чаще всего источником грубой погрешности является неправиль­ный отсчет показаний прибора или непредсказуемые изменения внешней среды.

Существуют два основных способа обнаружения грубых пог­решностей:

1)при однократных измерениях ошибка может быть выявлена, если примерно известен ожидаемый результат измерения, например при поверке рабочих средств измерений с помо­щью эталонов и калибров или при систематическом измерении объекта, физическая величина которого практически не изменяется;

2) при многократных измерениях ошибка может быть установ­лена с помощью статистического анализа результатов наблюдений. Например, при определении естественной убыли плодоовощной продукции измеряется масса 10 и более объектов. Полученная разница между начальным и конечным измерениями дает убыль массы. Испытатель сразу обращает внимание на «выпадающи 50. Правило «Трех сигм».

50. Доверительные интервалы и границы погрешности результата измерений. ГСИ: понятие, назначение, состав. е» из общего числа результаты.

убые погрешности измерений (промахи) могут сильно иска­зить , s и доверительный интервал, поэтому их исключение из серии измерений обязательно. Обычно в ряду по­лученных результатов они сразу видны, но в каждом конкретном случае это не­обходимо доказать. Существует ряд критериев для оценки прома­хов.Критерий Зsслужит для выявления и сиключения грубых погрешностей и промахов. Применяется этот критерий, если выборка результатов измерений подчинятся нормальному закону распределения и N>20…50 и более. В этом случае считается, что результат, возника­ющий с вероятностью Р < 0,003, нереален и его можно рассматривать как промах, т. е. сомнительный результата отбрасыва­ется, если Величины и s и вычисляют без учета хi(результат измерений, поставленный под сомнение). - приближенное значение = Σ Qi-оценка мат.ожидания n→∞, →m (m – истинное значение) При отсутствии систематической погрешности Δс = 0 υi = (Qi - ) → Σ υi=0; Σ υi=min (υi – случайная погрешность) При n→∞, →m можно рассчитать дисперсию. (Q)= σ = Σ (Qi- ) = Σ υi /(n-1) = - оценка ср. квадр. Отклонения (Q)-оценка дисперсии. (Q)= = = 28. Семейство распределения Стьюдента в метрологии. Распределение Стьюдента используется для точечного оценивания, построения доверительных интервалов и тестирования гипотез, касающихся неизвестного среднего… выборки из нормального распределения. Распределение Стьюдента в метрологии применяют в методе серий. Этот метод позволяет выявлять систематические погрешности посредствам анализа серий измерений. Если есть 2 ряда измерений п1 и п2, и их средние арифметические и , то вероятность того, что разность является случайной величиной, определяется равенством ,где Величина Р определяется по таблице Стьюдента. Если полученная вероятность Р > 0,95, то разность носит систематический характер. 29. Понятие о систематических погрешностях. Общая классификация. Систематическая погрешность –это cоставляющая погрешности резуль­тата измерения, остающаяся постоян­ной или же закономерно изменяю­щаяся при повторных измерениях одной и той же физической величи­ны. 1. В зависимости от характера изменения систематические погрешности подраз­деляют на постоянные, прогрессивные и погрешности, изменяющиеся по сложному за­кону (периодические). Постоянные погрешности - погрешности, которые длительное время сохраняют свое значение, например, в течение времени выполнения всего ряда измерений. Они встречаются наиболее часто. Прогрессивные погрешности - непрерывно возрастающие или убывающие пог­решности. Периодические погрешности - погрешности, значение которых является перио­дической функцией времени или функцией перемещения указателя измерительного прибора. Погрешности, изменяющиеся по сложному закону, происходят вследствие сов­местного действия нескольких систематических погрешностей. 2. В зависимости от причин появления систематические погрешности подразде­ляют на: инструментальные погрешности метода измерений,субъективные,погреш­ности вследствие отклонения условий измерения от установленных. Как правило, считают, что систематические погрешности могут быть обнаружены и исключены. Однако в реальных условиях пол­ностью исключить систематическую составляющую погрешности невозможно. Всегда остаются какие-то неисключенные остатки, ко­торые и нужно учитывать, чтобы оценить их границы. Это и будет систематическая погрешность измерения. То есть, в принципе, сис­тематическая погрешность тоже случайна, и указанное деление обус­ловлено лишь установившимися традициями обработки и представ­ления результатов измерения.