Общие сведения и классификация измерений. Погрешности измерений. Необходимое число измерений. Порядок операций при обработке экспериментальных данных прямых измерений. Построение планов полного факторного эксперимента. Свойства матриц планирования, страница 2

Измерения делят на статические и динамические. К статическим измерениям относят измерения, при которых средства измерений применяются в статическом режиме, к динамическим - при которых они применяются в динамическом режиме. При этом под статическим режимом средства- измерения следует понимать режим, при котором выходной сигнал можно считать неизменным. Под динамический режимом понимают режим, при котором выходной сигнал изменяется во времени так, что для получения результата измерения или для оценки его точности необходимо это изменение учитывать, т.е. необходимо знать одну из полных динамических характеристик средств измерений: дифференциальное уравнение, передаточную функцию или частотные характеристики.

Важнейшей  характеристикой  качества  измерения  является  его точность. Поскольку истинное значение измеряемой величины всегда неизвестно, погрешности результатов измерений оценивают расчетным путем. Эта задача решается по-разному, с разной точностью. По точности оценивания погрешностей существует следующая классификация измерений.

Измерения с точным оцениванием погрешностей - измерения, при которых учитывают индивидуальные свойства средств измерений и контролируют  условия измерений.

Измерения с приближённым оцениванием погрешностей - измерения, при которых регламентированы типы применяемых средств измерений, условия выполнения измерений и заранее оценены погрешности.

ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ

Погрешностью измерения называют отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины. Различает погрешности абсолютные и относительные. Абсолютная погрешность измерения - это погрешность, выраженная в единицах измеряемой величины. Так, если х – истинное значение измеряемой величины, а х₀  - результат измерения, то абсолютная погрешность измерения

∆х = х – х₀

Относительная погрешность измерения - это погрешность, выраженная в долях истинного значения измеряемой величины

Чаще всего на практике относительные погрешности выражают в процентах, иногда в промилле /тысячных долях, обозначаемых ‰ /.

Погрешности измерения характеризуют несовершенство измерений. Позитивной характеристикой измерений является точность. Под точностью измерений понимают качество измерений, отображающее близость результатов к их истинному значению измеряемой величины.

Измерение тем более точно, чем меньше его погрешность. Однако абсолютные погрешности в общем случае зависят от значения измеряемой величины и, следовательно, не годятся для количественной оценки точности измерений.  Поэтому точность количественно можно характеризовать числом, равным обратному значению относительной погрешности. Так, например, если погрешность измерения составляет 0,1% =0,001, то точность этого измерения будет 1000.

Другая важная классификация погрешностей измерений - это классификация по их свойствам. В этом отношении различают погрешности систематические и случайные.

Систематической погрешностью измерения называется составляющая погрешности измерения, которая остается постоянной или закономерно изменяется при повторных измерениях одной и той же величины.

Систематические погрешности можно разделить на четыре группы.

I. Погрешности, природа которых нам известна и величина может быть достаточно точно определена. Такие ошибки могут быть устранены введением соответствующих поправок. Величина поправок, которые еще имеет смысл вводить, устанавливается в зависимости от величины других ошибок, сопровождающих измерение. Практика показывает, что если поправка не превышает 0,05 от среднеквадратичной ошибки измерения, то ею следует пренебречь.

2.  Другой вид систематических погрешностей - это погрешности известного происхождения, но неизвестной величины. К их числу относится инструментальная погрешность средств измерения, которая чаще всего характеризуется классом точности средства измерения. Если на приборе указан класс точности 0,5 ,то это означает, что показания прибора правильны с точностью 0,5% от всей действующей шкалы прибора. Иначе говоря, манометр такого класса со шкалой до 100 МПа дает ошибку измерения не более 0,5 МПа. Очевидно, что нет никакого смысла пытаться с помощью такого манометра измерять давление с точностью до 0,1 МПа. Систематические ошибки описанного выше типа, вообще говоря, не могут быть устранены, но их наибольшее значение, как правило, известно.