ЛЕКЦИЯ № 2. КЛАССИФИКАЦИЯ ИЗМЕРЕНИЙ. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗМЕРЕНИЙ. ВИДЫ ПОГРЕШНОСТЕЙ ИЗМЕРЕНИЙ

 

Измерение является важнейшим понятием в метрологии. Под измерением понимают установление значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств.

Существует несколько видов измерений. При их классификации исходят из: характера зависимости измеряемой величины от времени; способа получения результатов; условий, определяющих точность результата измерений, способов получения информации, по признаку измеряемой величины (таблица 1).

Таблица 1- Классификация измерений

Методы измерений	Виды измерений
1. По способу получения информации	Прямые Косвенные Совокупные Совместные
2. По характеру изменения измеряемой величины в процессе измерений	2.1 Статические 2.2 Динамические 2.3 Статистические
3. По количеству измерительной информации	3.1 Однократные 3.2 Многократные
4. По способу выражения результатов измерений	4.1 Абсолютные 4.2 Относительные
5. По условиям, определяющим точность результата	5.1  Эталонные 5.2 Контрольно-поверочные 5.3 Технические

 

 По характеру зависимости измеряемой величины от времени измерения разделяются на: статические (измеряемая величина остается постоянной во времени, например, измерения размеров объектов, постоянной температуры, давления и т.д.) и динамические (измеряемая величина постоянно изменяется во времени, например, пульсирующие давления, вибрация и т. д.).

По способу получения результатов измерения разделяют на прямые и косвенные. Прямым называется измерение, при котором искомое значение физической величины получают непосредственно из опытных данных.

Прямые измерения можно выразить формулой Q = X, где Q – искомое значение физической величины, а X – значение, непосредственно получаемое из опытных данных. Например, измерения размеров тел линейкой, массы – при помощи весов, измерение давления и температуры при контроле технологических процессов.

Косвенным называют измерение, при котором искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям. При косвенных измерениях измеряют не собственно определяемую величину, а другие величины, функционально с нею связанные. Значение измеряемой величины находят путем вычисления по формуле:

 

                                                     Q = f (Xb…Xn),                                                             (1)

 

где Q – искомое значение величины; (Xb…Xn) – значения величин, определяемых прямым измерением; f – знак функциональной зависимости, форма которой и природа связанных ею величин заранее известны.

По условиям, определяющим точность результата, измерения делятся на три класса:

1 – измерения максимально возможной точности, достижимой при существующем уровне техники. Это – эталонные измерения, связанные с максимально возможной точностью воспроизведения единиц физических величин; измерения физических констант, прежде всего универсальных, например, абсолютного значения ускорения свободного падения;

2 - контрольно-поверочные измерения, погрешность которых не должна превышать заданного значения. Сюда относятся измерения, выполняемые госу­дарственными метрологическими центрами, поверочными и калибровочными лабораториями предприятий;

3 - технические измерения, в которых погрешность результата определя­ется характеристиками средств и методик измерений. Это - измерения, выпол­няемые в процессе производства на предприятиях различных отраслей промышленности.

По способу выражения результатов измерений различают: абсолют­ные, которые основаны на прямых измерениях одной или нескольких основных величин или на использовании физических констант. Например, определение длины в метрах, силы электрического тока в амперах, ускорения свободного падения в метрах на секунду в квадрате; относительные - это измерения от­ношения величины к одноименной, играющей роль единицы, или величины по отношению к одноименной, принимаемой за исходную. Например, измерение относительной влажности воздуха, определяемой как отношение количества водяных паров в одном кубическом метре воздуха к количеству водяных паров, которое насыщает один кубический метр воздуха при данной температуре.

Основными характеристиками измерений являются: принцип, метод, по­грешность измерений, точность, сходимость и воспроизводимость результатов измерений.

Принцип измерений - физическое явление или эффект, положенное в основу измерений. Например, измерение температуры с использованием термо­электрического эффекта.

Метод измерений - прием или совокупность приемов сравнения изме­ряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений. Например, определение элементного состава пробы ме­тодом атомно-эмиссионного анализа с индуктивно-связанной плазмой.

Методика выполнения измерений – установленная совокупность операций и правил при измерении, выполнение которых обеспечивает получение результатов измерений с гарантированной точностью в соответствии с принятым методом. Обычно методика выполнения измерений регламентируется норматив­ным или техническим документом.

Погрешность результата измерения - отклонение результата измере­ния от истинного (действительного) значения измеряемой величины.

Сходимость результатов измерений - близость друг к другу результа­тов измерений одной и той же величины, выполненных повторно одними и те­ми же средствами, одним и тем же методом в одинаковых условиях и с одина­ковой тщательностью.

Воспроизводимость результатов измерений - близость друг к другу ре­зультатов измерений одной и той же величины, полученных в разных местах, разными методами, разными средствами, разными операторами, в разное вре­мя, но приведенных к одним и тем же условиям измерений (температуре, дав­лению, влажности и др.).

Точность результата измерений - одна из характеристик качества из­мерения, отражающая близость к нулю погрешности результата измерения.

Виды погрешностей измерений:

Погрешность - отклонение результатов изме­рения от истинного значения измеряемой величины. По­грешность возникает из-за несовершенства процесса изме­рений.

Конкретные причины и характер проявления погрешно­стей весьма разнообразны. Соответственно их классифици­руют по многим критериям.

По способу выражения - абсолютные и от­носительные погрешности.

Абсолютная погрешность измерения - погрешность измерения, выраженная в единицах измеряемой величины. Относительная погрешность измерения - отношение абсолютной погрешности измерения к истинному значению измеряемой величины.

По характеру проявления - систематиче­ские и случайные погрешности.

Систематическая погрешность измерения - составляющая погрешности измерения, остающаяся постоянной или зако­номерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же физической величины. В зависимости от характера изменения систематические погрешности подразделяют на постоянные, пропорциональные и погрешности, изменяю­щиеся по сложному закону.

Постоянные погрешности длительное время сохраняют свое значение, в частности, в течение всего периода выполнения измерений. Они встречаются наиболее часто. Хорошим при­мером такого вида систематической погрешности является постоянное, отличное от нуля значение холостого опыта.

Пропорциональные погрешности изменяются пропорциональ­но значению измеряемой величины.

В зависимости от причин возникновения систематические погрешности подразделяют на инструментальные, погрешно­сти метода измерений, субъективные, погрешности вследст­вие несоблюдения установленных условий измерений.

Инструментальные (аппаратурные) погрешности измерений обусловлены погрешностями применяемого средства измере­ния. Они возникают из-за износа деталей и прибора в целом, излишнего трения в механизме прибора, неточного нанесения штрихов при калибровке.

Погрешности метода измерений (теоретические) обусловле­ны несовершенством принятого метода измерений. Они яв­ляются следствием упрощенных представлений о явлениях и эффектах, лежащих в основе измерений.

Случайная погрешность измерения - составляющая по­грешности измерения, изменяющаяся случайным образом (по знаку и значению) при повторных измерениях одной и той же величины. Случайные погрешности неизбежны и неустра­нимы и всегда присутствуют в результатах измерений. Они вызывают рассеяние числовых значений измеряемой величи­ны (различие их в последних значащих цифрах) при много­кратном и достаточно точном ее измерении при неизменных условиях.

Кроме того, выделяют грубую погрешность измерения - погрешность, существенно превышающую ожидаемую при данных условиях проведения измерений.

Дополнительная погрешность СИ – изменение погрешности из–за отклонения влияющей величины

Систематическая погрешность – составляющая погрешности СИ, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся

Случайная погрешность – составляющая погрешности СИ, изменяющаяся случайным образом.

 

 

---

Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 1002; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!