Теория погрешностей. Основные виды погрешностей, их классификация

Лекция 3. Теория погрешностей

(ГОСТ 16263-70 «ГСИ. Метрология. Основные термины и определения»)

Используемые понятия:

·  Номинальная функция преобразования – нормируемая зависимость между входным и выходным сигналами СИ;

·  Чувствительность – отношение приращений выходного и вызвавшего его входного сигналов СИ;

·  Деления шкалы – участки шкалы СИ, на которые делят шкалу с помощью меток;

·  Цена деления – величина, равная разности между соседними значениями шкалы.

 Метрологические характеристики средств измерений

Метрологические характеристики средств измерений это технические характеристики СИ, влияющие на результаты и погрешности измерений (ГОСТ 8.009-84). Основные:

Функция преобразования– зависимость между выходной величиной (сигналом) СИ и его входной величиной. Например, зависимость угла поворота подвижной части магнитоэлектрического измерительного механизма от тока в обмотке рамки. Эта функция может изменять свой вид под действием различных причин (температура, магнитные поля).

Номинальная статическая характеристика преобразования – функция преобразования, которую должен иметь прибор при определенных (номинальных) условиях внешней среды и неизменной или медленно меняющейся входной величине.

Чувствительность измерительного прибора (аналогового) – отношение перемещения указателя вдоль шкалы к изменению измеряемой величины, вызвавшей это перемещение:

S = ,

где S – чувствительность; D- перемещение указателя; DX – изменение измеряемой величины. В зависимости характера измерительного механизма чувствительность прибора может быть постоянной или переменной. Величину, обратную чувствительности, называют постоянной прибора.

Порог чувствительности – наименьшее значение измеряемой величины, вызывающее заметное изменение показаний прибора. Нормируется для интегрирующих приборов (счетчиков электрической энергии).

В приборах, шкала которых градуирована в единицах измеряемой величины, выходным сигналом является отсчет или показание. В этом случае постоянная прибора равна цене деления шкалы. У приборов с неравномерной шкалой нормируется минимальная цена деления.

Диапазон измерений – область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые погрешности СИ. Диапазон измерений ограничен с обеих сторон минимальным и максимальным значениями, называемыми пределами измерений. Диапазон измерений может состоять из поддиапазонов, у которых нормированы разные значения погрешности. Диапазон показаний (область значений, ограниченную начальным и конечным значениями шкалы) может не совпадать с диапазоном измерений из-за нелинейности шкалы приборов. Например, электромагнитные приборы имеют квадратичный характер шкалы, начальный участок ее (около 20%) сжат и проводить измерения на нем неудобно. Поэтому, хотя шкала на этом участке и градуирована, погрешность здесь не нормируется. Она нормируется начиная с отметки, отмеченной точкой (или иным способом), т. е. Там, где шкала становится более равномерной.

Понятия и определения, используемые в курсе, регламентированы ГОСТ 16263-70.

Измерение – информационный процесс получения опытным путем численного соотношения между данной физической величиной и некоторым ее значением, принятым за единицу измерения.

Результат измерения – именованное число, найденное путем измерения физической величины. (Результат измерения может быть принят за действительное значение измеряемой величины).

Погрешность измерения – отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины. (Погрешность измерения характеризует точность измерения).

Точность измерения – степень близости результата измерения к истинному значению измеряемой величины.

Измерительный эксперимент – научно обоснованный опыт для получения количественной информации с требуемой или возможной точностью определения результата измерений.

Средство измерений – техническое устройство, используемое в  измерительном эксперименте и имеющее нормированные характеристики точности.

Метрология – учение о мерах, наука о методах и средствах обеспечения единства измерений и способах достижения требуемой точности.

Законодательная метрология – раздел метрологии, включающий комплексы взаимосвязанных и взаимообусловленных правил, требований и норм, а также другие вопросы, нуждающиеся в регламентации со стороны государства, направленные на обеспечение единства измерений и единообразия средств измерения.

Контроль – процесс установления соответствия между состоянием объекта контроля или его свойством и заданной нормой.

Мера – средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера.

Измерительный прибор – средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем.