Погрешность

Факторы, влияющие на результат измерения

Выбор измерительных средств

 

Измерительные средства выбираются с учетом формы конструктивного элемента.

Учитывается необходимость соблюдения требуемой точности измерения: допускаемая погрешность измерения конструктивного элемента должна быть больше погрешности инструмента.

 

 

На результат измерения оказывает воздействие множество факторов:

− объект измерения;

− субъект измерения;

− метод измерения;

− средство измерения;

− условия измерения.

При подготовке к измерениям факторы, влияющие на результаты измерений должны по возможности исключаться, в процессе измерения компенсироваться, а после измерения учитываться.

Объект измерения должен быть всесторонне изучен и тщательно подготовлен к проведению измерения.

Субъект (оператор) привносит в результат измерения элемент субъективизма, который должен быть сведен к минимуму. Это зависит от квалификации оператора, санитарно-гигиенических условий труда, его психофизиологического состояния, учета эргономических требований при взаимодействии оператора и средства измерения. Санитарно-гигиенические условия включают такие факторы, как освещение, уровень шума, чистота воздуха, микроклимат.

Часто измерение одной и той же величины постоянного размера разными методами дает различные результаты, причем каждый из них имеет свои недостатки и достоинства.

Влияние средства измерения на измеряемую величину во многих случаях проявляется как возмущающий фактор.

Условия измерения как влияющий на результат фактор включают температуру окружающей среды, влажность, атмосферное давление, напряжение в сети и др.

 

 

Любые измерения направлены на получение результата, т.е. оценки истинного значения физической величины в принятых единицах. Вследствие несовершенства средств и методов измерения, воздействия внешних факторов и многих других причин результат каждого измерения неизбежно отягощен погрешностью. Качество измерения тем выше, чем ближе результат измерения оказывается к истинному значению.

Погрешность измерения является количественной характеристикой качества измерений. Определяется погрешность разностью измеренного х_изм и истинного х_ист значениями измеряемой величины

 

Δх = х_изм – х_ист. (2)

 

На практике х_ист заменяется на действительное значение величины х_д, и погрешность рассчитывается по формуле:

 

Δх = х_изм – х_д. (3)

 

Поскольку действительное значение измеряемой величины только с той или иной степенью приближения заменяет истинное, то погрешность измерения, найденная относительно действительного значения является приближенной оценкой «истинной» погрешности измерения.

Погрешность, выраженная в соответствии с формулами (2) и (3), называется абсолютной погрешностью. Используется также понятие относительной погрешности – погрешности, выраженной в долях измеряемой величины. Относительные погрешности выражают принятыми в системе СИ относительными величинами: безразмерным числом, в процентах и др.

 

. (4)

 

Понятие погрешности характеризует несовершенство измерения. Позитивной характеристикой качества измерений является точность измерения. Точность и погрешность связаны обратной зависимостью – измерение тем более точно, чем меньше его погрешность. Количественно точность выражается числом, равным обратному значению относительной погрешности.

Стандартизованной является оценка качества измерения с указанием погрешности. При этом предпочтение отдается выражению погрешности измерения в форме относительной погрешности, как наиболее информативной, дающей возможность объективно сопоставлять результаты и оценивать качество измерений, выполненных в разное время или разными экспериментаторами.

Например, длина стержня L = 1000 мм измерена с погрешностью 10 мм (т.е. с относительной погрешностью 0,01 или 1%); расстояние между двумя станциями метро L = 1 км измерено с такой же абсолютной погрешностью 10 мм (т.е. с относительной погрешностью 1ּ10^-5 или 0,001 %), мы делаем заключение, что хотя абсолютная погрешность измерения в обоих случаях одинакова, первое измерение является достаточно грубым, а второе выполнено с высокой точностью.

Погрешность результата каждого конкретного измерения складывается из многих составляющих, обязанных своим происхождением различным факторам и источникам. Традиционный аналитический подход к оцениванию погрешностей результата состоит в выделении этих составляющих, изучении их по отдельности и последующем суммировании. Выделив и оценив отдельные составляющие погрешности, иногда оказывается возможным так организовать измерение, чтобы эти составляющие не оказали влияния на результат.