Классификация и виды погрешностей

Выделяют следующие виды погрешностей:

абсолютная погрешность;

относительна погрешность;

приведенная погрешность;

основная погрешность;

дополнительная погрешность;

систематическая погрешность;

случайная погрешность;

инструментальная погрешность;

методическая погрешность;

личная погрешность;

статическая погрешность;

динамическая погрешность.

Абсолютная погрешность - это значение, вычисляемое как разность между значением величины, полученным в процессе измерений, и настоящим (действительным) значением данной величины.

Абсолютная погрешность меры - это значение, вычисляемое как разность между числом, являющимся номинальным значением меры, и настоящим (действительным) значением воспроизводимой мерой величины.

Относительная погрешность - это число, отражающее степень точности измерения.

Приведенная погрешность - это значение, вычисляемое как отношение значения абсолютной погрешности к нормирующему значению.

Инструментальная погрешность - это погрешность, возникающая из-за допущенных в процессе изготовления функциональных частей средств измерения ошибок.

Методическая погрешность - это погрешность, возникающая по следующим причинам:

1) неточность построения модели физического процесса, на котором базируется средство измерения;

2) неверное применение средств измерений

Субъективная погрешность - это погрешность возникающая из-за низкой степени квалификации оператора средства измерений, а также из-за погрешности зрительных органов человека, т. е. причиной возникновения субъективной погрешности является человеческий фактор.

Статическая погрешность - это погрешность, которая возникает в процессе измерения постоянной (не изменяющейся во времени) величины.

Динамическая погрешность - это погрешность, численное значение которой вычисляется как разность между погрешностью, возникающей при измерении непостоянной (переменной во времени) величины, и статической погрешностью (погрешностью значения измеряемой величины в определенный момент времени).

Основная погрешность - это погрешность, полученная в нормальных условиях эксплуатации средства измерений (при нормальных значениях влияющих величин).

Дополнительная погрешность - это погрешность, которая возникает в условиях несоответствия значений влияющих величин их нормальным значениям, или если влияющая величина переходит границы области нормальных значений.

Нормальные условия - это условия, в которых все значения влияющих величин являются нормальными либо не выходят за границы области нормальных значений.

Рабочие условия - это условия, в которых изменение влияющих величин имеет более широкий диапазон (значения влияющих не выходят за границы рабочей области значений).

Рабочая область значений влияющей величины - это область значений, в которой проводится нормирование значений дополнительной погрешности.

По характеру зависимости погрешности от входной величины погрешности делятся на аддитивные и мультипликативные.

Аддитивная погрешность - это погрешность, возникающая по причине суммирования численных значений и не зависящая от значения измеряемой величины, взятого по модулю (абсолютного).

Мультипликативная погрешность - это погрешность, изменяющаяся вместе с изменением значений величины, подвергающейся измерениям.

Систематическая погрешность - это составная часть всей погрешности результата измерения, не изменяющаяся или изменяющаяся закономерно при многократных измерениях одной и той же величины. Обычно систематическую погрешность пытаются исключить возможными способами (например, применением методов измерения, снижающих вероятность ее возникновения),какой же это длинный абзац, если же систематическую погрешность невозможно исключить, то ее просчитывают до начала измерений и в результат измерения вносятся соответствующие поправки. В процессе нормирования систематической погрешности определяются границы ее допустимых значений. Систематическая погрешность определяет правильность измерений средств измерения (метрологическое свойство).

18) Метрологические характеристики средств измерения

Метрологические характеристики (MX) − это характеристики свойств средств измерений, оказывающих влияние на результаты и погрешности измерений, предназначенные для оценки технического уровня и качества СИ, для определения результатов измерений и расчетной оценки характеристик инструментальной погрешности измерений

К метрологическим характеристикам относятся:

• характеристики, предназначенные для определения результатов измерений (функция преобразования измерительного преобразователя, значение однозначной или многозначной меры, цена деления шкалы прибора и др.);

• характеристики погрешности средств измерений (характеристики систематической ∆∑ и случайной ∆° составляющих погрешности СИ);

• характеристики чувствительности СИ к влияющим величинам (функция влияния ψ(ξ));

• динамические характеристики СИ, учитывающие их инерционные свойства;

• характеристики взаимодействия с объектами или устройствами на входе и выходе СИ;

• неинформативные параметры выходного сигнала, обеспечивающие нормальную работу устройств, подключенных к СИ.

Рассмотрим подробнее первую группу MX для шкальных измерительных приборов.

Длина деления шкалы − расстояние между осями (или центрами) двух соседних отметок (штрихов или точек) шкалы, измеренное вдоль воображаемой линии, проходящей через середины самых коротких отметок шкалы.

Цена деления шкалы − разность значений величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы средства измерений, которое вызывает перемещение подвижного элемента отсчетного устройства на одно деление.

Начальные и конечное значение шкалы − наименьшее и наибольшее значения измеряемой величины, которые могут быть отсчитаны по шкале средства измерения. Показание СИ − значение величины, определяемое по отсчетному устройству СИ и выраженное в принятых единицам этой величины.

Диапазон показаний − область значений шкалы прибора, ограниченная начальным и конечным значениями шкалы.

Диапазон измерений − это область значений величины, для которой нормированы допускаемые пределы погрешностей СИ.

Нижний и верхний пределы измерений − наибольшее и наименьшее значения диапазона измерений соответственно.

Чувствительность измерительного прибора − это отношение изменения сигнала ∆L на выходе ИП к вызывающему его изменению измеряемой величины ∆A, т.e. S = ∆L/∆A.

Подробнее о метрологических характеристиках, погрешностях средств измерений, а также с техникой непосредственных измерений и методами обработки результатов можно ознакомиться в специальной литературе.

19) Случайные и систематические погрешности

Систематической погрешностью называется погрешность, остающаяся постоянной или закономерно изменяющейся во времени при повторных измерениях одной и той же величины.

Примером систематической погрешности, закономерно изменяющейся во времени, может служить смещение настройки прибора во времени.

Случайной погрешностью измерения называется погрешность, которая при многократном измерении одного и того же значения не остаётся постоянной. Например, при измерении валика одним и тем же прибором в одном и том же сечении получаются различные значения измеренной величины.

Систематические и случайные погрешности чаще всего появляются одновременно.

Для выявления систематической погрешности производят многократные измерения образцовой меры и по полученным результатам определяют среднее значение размера. Отклонение среднего значения от размера образцовой меры характеризует систематическую погрешность, которую называют "средней арифметической погрешностью", или "средним арифметическим отклонением".

Систематическая погрешность всегда имеет знак отклонения, т.е. "+" или "-". Систематическая погрешность может быть исключена введением поправки.

При подготовке к точным измерениям необходимо убедиться в отсутствии постоянной систематической погрешности в данном ряду измерений. Для этого нужно повторить измерения, применив при этом уже другие средства измерения. По возможности нужно изменить и общую обстановку опыта - производить его в другом помещении, в другое время суток.

Прогрессивные и периодические систематические погрешности в противоположность постоянным можно обнаружить при многократных измерениях.