МЕТОДИЧЕСКИЕ СИСТЕМАТИЧЕСКИЕ ПОГРЕШНОСТИ
Если подходить строго, то во многих методах измерения можно обнаружить теоретические погрешности, являющиеся следствием тех или иных допущений или упрощений, применения эмпирических формул и функциональных зависимостей. В некоторых случаях влияние таких допущений оказывается незначительным, т. е. намного меньше, чем допускаемые погрешности измерений, в других оно превышает эти погрешности.
Классическим примером погрешностей рассматриваемого вида являются погрешности метода измерения электрического сопротивления при помощи амперметра и вольтметра (рис.6.1).
Рис.6.1. Схемы измерения сопротивления методом амперметра и вольтметра
Если сопротивление определять по формуле закона Ома , где u - падение напряжения, измеренное вольтметром PV; - ток, измеренный амперметром PА, то в обоих случаях будут допущены теоретические погрешности.
На рис.6.1,а) ток, измеренный амперметром, будет больше тока в сопротивлении на значение силы тока iV в вольтметре, включенном параллельно сопротивлению. Значение сопротивления , вычисленное из приведенной формулы, окажется меньше действительного:
На рис. 6.1б) напряжение, измеренное вольтметром РV, окажется больше падения напряжения на сопротивлении амперметра РА. Значение сопротивления, вычисленное по формуле закона Ома, окажется больше значения сопротивления на значение - сопротивление амперметра. Поправки в обоих случаях можно легко вычислить.
Поправки можно и не вносить, если они значительно меньше допускаемой погрешности измерения сопротивления , например, если в первом случае сопротивление вольтметра значительно больше , а во втором случае сопротивление амперметра значительно меньше .
Погрешности метода присущи всем тем методам измерений, в основе которых положена недостаточно адекватная модель объекта измерения. В этих случаях связь измеряемого явления или свойства с принципом действия измерительного прибора или с непосредственно измеряемым параметром не имеет строгой, теоретически доказанной зависимости.
Одним из примеров таких измерений является измерение твердости различных веществ и, в частности, металлов. Методы определения твердости металлов являются наиболее разработанными. Тем не менее, каждый из применяемых методов измеряет твердость в своих условных единицах и перевод этих единиц из одной шкалы в другую производится приближенно.
Другой пример - измерение влажности зерна и других сельскохозяйственных продуктов, а также ряда органических и неорганических материалов. Измерение влажности зерна, хранимого на элеваторе, имеет большое практическое значение. Пересушенное зерно выделяет зерновую пыль, что опасно катастрофическими взрывами. Чрезмерная влажность зерна приводит к его слеживанию и последующему самовозгоранию. Одним из весьма старых методов измерения влажности является метод высушивания и взвешивания влажного, а потом высушенного вещества. Этот метод до настоящего времени считается наиболее надежным, однако он не удобен и в ряде случаев неприменим вследствие длительности процесса измерения и относительно высоких требований, предъявляемых к аппаратуре, к сушильным шкафам, к весам и т. п.
Длительность тепловой сушки испытуемых веществ побудила искать ускоренные методы определения влажности. Появилось много конструкций электрических влагомеров, в основу которых положены методы измерения электрического сопротивления, емкости или диэлектрической постоянной определенной пробы вещества. Эти параметры пробы действительно зависят от влажности вещества. Однако опыт эксплуатации и детальные исследования показали, что параметры пробы зависят также от состава и структуры вещества. Так, электрические влагомеры для зерна дают различные показания для зерна различных видов (пшеница, рожь и т. д.), для различных сортов одного и того же вида и даже для одного и того же сорта, но выращенного на различных землях. В данном случае причина погрешности измерений с помощью влагомеров заключается в том, что в основу их работы положен принцип упрощенной зависимости электрических параметров от влажности.