Навігація
Головна
Основні характеристики вимірюваньОсновні метрологічні характеристики засобів вимірюваньНормовані метрологічні характеристики засобів вимірюваньКласифікація і загальна характеристика засобів вимірюваньМетрологічні характеристики засобів вимірювань
Похибка вимірюванняОбробка результатів спостережень і оцінка похибок вимірюваньКритерій нікчемних похибок
 
Головна arrow БЖД arrow Нагляд та контроль у сфері безпеки
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Основні характеристики вимірювань

Виділяють такі основні характеристики вимірювань:

1) метод, яким проводяться вимірювання;

2) принцип вимірювань;

3) похибка вимірювань;

4) точність вимірювань;

5) правильність вимірювань;

6) достовірність вимірювань.

Метод вимірювань - це спосіб або комплекс способів, за допомогою яких проводиться вимірювання даної величини, тобто порівняння вимірюваної величини з її мірою згідно з прийнятим принципом вимірювання.

Існує кілька критеріїв класифікації методів вимірювань.

За способами отримання шуканого значення вимірюваної величини виділяють: прямий (здійснюється за допомогою прямих, безпосередніх вимірювань) і непрямий методи.

По прийомів вимірювання виділяють контактний і безконтактний методи вимірювання. Контактний метод виміру заснований на безпосередньому контакті будь-якої частини вимірювального приладу з вимірюваним об'єктом. При безконтактному методі вимірювання вимірювальний прилад не контактує безпосередньо з вимірюваним об'єктом.

По прийомів порівняння величини з її мірою виділяють метод безпосередньої оцінки і метод порівняння з її одиницею. Метод безпосередньої оцінки заснований на застосуванні вимірювального приладу, що показує значення вимірюваної величини. Метод порівняння з мірою грунтується на порівнянні об'єкта вимірювання з його заходом.

Принцип вимірювань - це якесь фізичне явище або комплекс таких явищ, на яких базується вимір.

Похибка вимірювань - це різниця між результатом вимірювання величини і сьогоденням (дійсним) значенням цієї величини.

Точність вимірювань - це характеристика, що виражає ступінь відповідності результатів вимірювання справжньому значенню вимірюваної величини.

Правильність вимірювань - це якісна характеристика вимірювання, яка визначається гем, наскільки близька до нуля величина постійної або фіксовано мінливих при багатократних вимірах похибки (систематична похибка).

Достовірність вимірювань - це характеристика, що визначає ступінь довіри до отриманих результатів вимірювань.

Похибки вимірювань

Ефективність використання вимірювальної інформації залежить від точності вимірювань - властивості, що відображає близькість результатів вимірювань до істинним значенням виміряних величин. Точність вимірювань може бути більшою або меншою в залежності від виділених ресурсів (витрат на засоби вимірювань, проведення вимірювань, стабілізацію зовнішніх умов і т.д.). Вона повинна бути оптимальною, тобто достатньою для виконання поставленого завдання, але не більше, бо подальше підвищення точності приведе до невиправданих фінансових витрат. Тому поряд з точністю часто вживають поняття достовірність результатів вимірювань, під яким розуміють те, що результати вимірювань мають точність, достатню для вирішення поставленого завдання (похибка вимірювань).

Класичний підхід до оцінювання точності вимірювань, вперше застосований великим математиком Карлом Гауссом і потім розвинений багатьма поколіннями математиків і метрологів, може бути представлений у вигляді наступної послідовності тверджень.

Метою вимірювання є знаходження істинного значення величини - значення, яке ідеальним чином характеризувало б в якісному і кількісному відношенні вимірювану величину. Однак справжнє значення величини знайти в принципі неможливо. Будь-яка фізична величина, притаманна конкретному об'єкту матеріального світу, має певний розмір, ставлення якого до одиниці є істинним значенням цієї величини. Це означає непізнаванність істинного значення величини, в гносеологічному сенсі є аналогом абсолютної істини. Прикладом, що підтверджує це положення, є фундаментальні фізичні константи (ФФК). Вони вимірюються найавторитетнішими науковими лабораторіями світу з найвищою точністю, а потім результати, отримані різними лабораторіями, узгоджуються між собою. При цьому узгоджені значення ФФК встановлюють з такою кількістю значущих цифр, щоб при наступному уточненні зміна відбулася в останньої значущої цифрі. Таким чином, істинні значення ФФК невідомі, але кожне наступне уточнення наближає значення цієї константи, прийняте світовою спільнотою, до її істинного значення. На практиці замість істинного значення використовують дійсне значення величини - значення величини, отримане експериментальним шляхом і настільки близьке до істинного значення, що в поставленої вимірювальної завданню може бути використано замість нього.

Відхилення результату вимірювання (X) від істинного значення (Хі) (дійсного значення - ХД) величини називається похибкою вимірів:

data-override-format="true" data-page-url = "http://stud.com.ua">

(3.1)

Внаслідок недосконалості застосовуваних методів і засобів вимірювань, нестабільності умов вимірювань та інших причин результат кожного вимірювання обтяжений похибкою. Але, так як Хі і Хд невідомі, похибка АХ також залишається невідомою. Вона є випадковою величиною і тому може бути тільки оцінена за правилами математичної статистики. Це має бути зроблено обов'язково, оскільки результат вимірювання без вказівки оцінки його похибки не має практичної цінності.

Використовуючи різні процедури оцінювання, знаходять интервальную оцінку похибки АХ, у вигляді якої найчастіше виступають довірчі межі -ΔР, +? Р похибки вимірювань при заданої ймовірності Р. Під ними розуміють верхню і нижню межі інтервалу, в якому із заданою ймовірністю Р знаходиться похибка вимірювань Δ Х. Звідси випливає, що

(3.2)

справжнє значення вимірюваної величини знаходиться з імовірністю Р в інтервалі. Межі цього інтервалу називаються довірчими межами результату вимірювань.

Таким чином, в результаті вимірювання знаходять не істинне (або дійсне) значення вимірюваної величини, а оцінку цього значення у вигляді кордонів інтервалу, в якому воно знаходиться із заданою вірогідністю.

Похибки вимірювань можуть бути класифіковані за різними ознаками.

За способом вираження їх ділять на абсолютні та відносні похибки вимірювань.

Абсолютна похибка вимірювання - похибка, виражена в одиницях вимірюваної величини. Так, похибка Δ Х у формулі (3.1) є абсолютною похибкою. Недоліком такого способу вираження цих величин є те, що їх не можна використовувати для порівняльної оцінки точності різних вимірювальних технологій. Дійсно, Δ Х = 0,05 мм при X = 100 мм відповідає досить високої точності вимірювань, а при X = 1 мм - низькою. Цього недоліку позбавлене поняття "відносна похибка", яке визначається наступним виразом:

(3.3)

Таким чином, відносна похибка вимірювання - відношення абсолютної похибки вимірювання до істинного значення вимірюваної величини або результату вимірювань.

Для характеристики точності засобу вимірювання (СІ) часто застосовують поняття "наведена похибка", обумовлене формулою

(3.4)

де Х н - значення вимірюваної величини, умовно прийняте за нормирующее значення діапазону СІ.

Найчастіше в якості Х н приймають різницю між верхнім і нижнім межами цього діапазону. Таким чином, наведена похибка засобу вимірювання - відношення абсолютної похибки засобу вимірювання в даній точці діапазону СІ до нормуючим значенню цього діапазону.

За джерелом виникнення похибки вимірювань ділять на інструментальні, методичні і суб'єктивні.

Інструментальна похибка вимірювання - складова похибки вимірювання, обумовлена недосконалістю застосовуваного СІ, а саме, відмінністю реальної функції перетворення приладу від його калібрувальної залежності, неусувними шумами в вимірювальної ланцюга, запізнюванням вимірювального сигналу при його проходженні в СІ, внутрішнім опором СІ та ін. Інструментальна похибка вимірювань розділяється на основну (похибка вимірювань при застосуванні СІ в нормальних умовах) і додаткову (складова похибки вимірювань, що виникає внаслідок відхилення будь-якої з впливають величин від її номінального значення або її виходу за межі нормальної області значень).

Методична похибка вимірювань - складова похибки вимірювань, що виникає через недосконалість розробки теорії явищ, покладених в основу методу вимірювань, неточності співвідношень, використовуваних для знаходження оцінки вимірюваної величини, а також через невідповідність вимірюваної величини та інших факторів, не пов'язаних з властивостями СІ . Прикладами, що ілюструють методичну похибку вимірювань, є:

• похибки виготовлення циліндричного тіла (відміну від ідеального кола) при вимірюванні його діаметра;

• недосконалість визначення діаметра круглого тіла як середнього з значень діаметра в двох його заздалегідь вибраних перпендикулярних площинах;

• похибка вимірювань внаслідок кусочно-лінійної апроксимації нелінійної калібрувальної залежності СІ при обчисленні результату вимірювань;

• похибка статичного непрямого методу вимірювань маси нафтопродукту в резервуарі внаслідок нерівномірної щільності нафтопродукту по висоті резервуара.

Суб'єктивна (особиста) похибка вимірювання - складова похибки вимірювання, обумовлена індивідуальними особливостями оператора, тобто похибка відліку оператором показань за шкалами СІ. Вони викликаються станом оператора, недосконалістю органів чуття, ергономічними властивостями СІ. Характеристики суб'єктивної похибки вимірювань визначають з урахуванням здатності "середнього оператора" до інтерполяції в межах ціни поділки шкали вимірювального приладу. Найбільш відома і проста оцінка цієї похибки - її максимальне можливе значення у вигляді половини ціни поділки шкали.

За характером прояву поділяють грубі, систематичні, і випадкові похибки.

Грубої похибкою вимірювань {промахом) називають похибка вимірювання, що істотно перевищує очікувану за даних умов похибку. Такі похибки виникають, як правило, через помилки або неправильних дій оператора (невірний відлік, помилка у записах або обчисленнях, неправильне включення СІ та ін.). Можливою причиною промаху можуть бути збої в роботі технічних засобів, а також короткочасні різкі зміни умов вимірювань. Природно, що грубі погрішності повинні бути виявлені і виключені з ряду вимірювань.

Більш змістовно поділ на систематичні і випадкові похибки.

Систематична похибка вимірювання - це складова похибки вимірювання, що залишається постійною або ж закономірно змінюється при повторних вимірах однієї і тієї ж величини. Систематичні похибки підлягають виключенню, наскільки можливо, тим чи іншим способом. Найбільш відомий спосіб - введення поправок на відомі систематичні похибки. Однак повністю виключити систематичну похибку практично неможливо, і якась її невелика частина залишається у виправленому (введення поправок) результаті вимірювань. Ці залишки називаються невиключену систематичною похибкою (НСП). Невиключену систематична похибка - це похибка вимірювань, обумовлена похибками обчислення і введення поправок або ж систематичною похибкою, на дію якої поправка не введена. Наприклад, з метою виключення систематичної похибки вимірювання, обумовленої нестабільністю функції перетворення аналітичного приладу, періодично проводять його калібрування по еталонних заходам (повірочним газовим сумішам або стандартним зразкам). Однак у момент вимірювання все одно буде деяке відхилення дійсної функції перетворення приладу від калібрувальної залежності, обумовлене похибкою калібрування і дрейфом функції перетворення приладу за час, що минув після калібрування. Похибка вимірювання, обумовлена цим відхиленням, є НСП.

Випадкової похибкою вимірювання називається складова похибки вимірювання, що змінюється випадковим чином (по знаку і значенням) при повторних вимірюваннях однієї і тієї ж величини. Причини випадкових похибок різноманітні - шуми вимірювального приладу, варіація його свідчень, випадкові коливання параметрів електричної мережі та умов вимірювань, похибки округлення відліків і багато іншого. У появі таких похибок не спостерігається будь-якої закономірності, вони проявляються при повторних вимірюваннях однієї і тієї ж величини у вигляді розкиду результатів вимірювань. Тому оцінювання випадкових похибок вимірювань можливо тільки на основі математичної статистики (ця математична дисципліна народилася як наука про методи обробки рядів вимірювань, обтяжених випадковими похибками).

На відміну від систематичних, випадкові похибки можна виключити з результатів вимірювань шляхом введення поправок, однак їх вплив можна істотно зменшити проведенням багаторазових вимірювань.

 
Якщо Ви помітили помилку в тексті позначте слово та натисніть Shift + Enter
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >
data-override-format="true" data-page-url = "http://stud.com.ua">

Cхожі теми

Основні характеристики вимірювань
Основні метрологічні характеристики засобів вимірювань
Нормовані метрологічні характеристики засобів вимірювань
Класифікація і загальна характеристика засобів вимірювань
Метрологічні характеристики засобів вимірювань
Похибка вимірювання
Обробка результатів спостережень і оцінка похибок вимірювань
Критерій нікчемних похибок
 
Дисципліни
Агропромисловість
Аудит та Бухоблік
Банківська справа
БЖД
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Нерухомість
Менеджмент
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
Соціологія
Статистика
Техніка
Страхова справа
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси
Пошук