ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА. СанктПетербургский государственный электротехнический университет Н. П. Серебрянникова б. Е. Соботковский в. В. Морозов
 Скачать 1.09 Mb.
|
1.2. Классификация погрешностей измеренияВоздействие помех на процесс измерения приводит к тому, что результаты измерения всегда отличаются от истинного значения измеряемой величины и по этим результатам определить истинное значение нельзя. Поэтому вместо него в опыте находят некоторое приближенное к нему значение, называемое результатом измерения или действительным значением физической величины. Разность между результатом измерения и истинным значением называется истинной погрешностью измерения. В силу того, что истинное значение неизвестно, неизвестной является и истинная погрешность. Учитывая, что ни истинное значение физической величины, ни истинную погрешность в опыте определить невозможно, задачу нахождения истинного значения формулируют как задачу нахождения некоторого приближенного к истинному значения с указанием возможных наибольших отклонений этого приближенного значения от истинного. Погрешность измерения включает в себя множество различных составляющих, которые можно классифицировать по различным признакам. В настоящее время классификация погрешностей содержит около 30 видов. По влиянию на результаты измерений их можно разделить на систематические и случайные. По характеру изменения во времени – на статические и динамические. По источникам возникновения – на методические, инструментальные, личные, которые, в свою очередь, могут быть как случайными, так и систематическими. По возможности выявления и исключения из результатов измерения – на выявленные и невыявленные, устранимые и неустранимые, исключенные и неисключенные. По характеру принадлежности (близости) результатов наблюдений к основной совокупности – на грубые и промахи. Невыявленная погрешность всегда неустранима. Выявленная погрешность может быть как устранимой, так и неустранимой. Так, случайная погрешность, а также систематическая погрешность известной величины, но неизвестного знака, имеют определенные численные значения, т. е. относятся к разряду выявленных. Тем не менее, они не могут быть устранены (исключены из результатов), т.е. являются неустранимыми. Дадим определения основных видов погрешностей. Систематическая погрешность – это составляющая погрешности измерения, которая остаётся постоянной или закономерно изменяется при повторных измерениях. К систематическим относятся, например, погрешности градуировки шкалы, смещение нуля измерительного прибора и другие. Одной из основных задач обработки результатов эксперимента является выявление и оценка величины всех систематических погрешностей. Изменяющиеся систематические погрешности выявляются легче постоянных. Для выявления постоянной систематической погрешности необходимо выполнить измерения хотя бы двумя различными способами или методами. Обнаруженные и оцененные систематические погрешности исключаются из результатов путем введения поправок. Случайная погрешность – это составляющая погрешности измерения, проявляющаяся в виде хаотических, случайных отклонений от истинного значения физической величины. Она обусловлена влиянием на результаты измерения изменяющихся непредсказуемым образом внешних факторов (перепадов напряжения в сети, изменений атмосферного давления, температуры, электрических, магнитных и радиационных полей, а также самого экспериментатора). Случайную погрешность нельзя исключить из результатов измерений, однако, пользуясь статистическими методами, можно учесть её влияние на оценку истинного значения измеряемой величины. Грубая погрешность – погрешность измерения, значительно превышающая погрешности большинства результатов наблюдений. Такие погрешности могут возникать вследствие резкого изменения внешних условий эксперимента: внезапного изменения температуры, напряжения в сети и т.п. Грубые погрешности обнаруживают статистическими методами и соответствующие результаты измерений, как не отражающие закономерностей поведения измеряемой величины, исключают из рассмотрения. Промах – это вид грубой погрешности, зависящий от наблюдателя и связанный с неправильным обращением со средствами измерений: неверными отсчетами показаний приборов, описками при записи результатов, невнимательностью экспериментатора, путаницей номеров образцов и т.п. Промахи обнаруживают нестатистическими методами и результаты наблюдений, содержащие промахи, как заведомо неправильные, исключают из рассмотрения. Инструментальные (приборные, аппаратурные) погрешности – это погрешности применяемых средств измерения, связанные со схемными, конструктивными и техническими недостатками средств измерения, их состоянием в процессе эксплуатации. Приборные погрешности относятся к разряду неустранимых погрешностей. Указанные составляющие, как правило, не зависят друг от друга, что допускает их раздельное рассмотрение. Полная погрешность измерения, являющаяся суммой указанных составляющих, может быть представлена в абсолютном, относительном или нормированном виде. Абсолютная погрешность – это погрешность измерения, выраженная в единицах измеряемой величины. Наряду с абсолютной погрешностью часто используется термин абсолютное значение погрешности, под которым понимают значение погрешности без учета ее знака. Эти два понятия различны. Относительная погрешность – это погрешность измерения, выраженная отношением абсолютной погрешности к результату измерения. Приведенная погрешность – это погрешность, выраженная отношением абсолютной погрешности средства измерения (приборной погрешности) к некоторой постоянной величине, называемой нормирующим значением и имеющей размерность измеряемой величины. В качестве нормирующего множителя может выступать, например, максимальное значение шкалы прибора (верхний предел показаний прибора). Понятие приведенной погрешности относится только к средствам измерений. Относительная и приведенная погрешности являются безразмерными величинами. Одни составляющие погрешности могут быть устранены из результатов измерений, а другие – нет. Все виды неустранимых погрешностей вносят вклад в полную погрешность измерения, и для ее нахождения должны быть просуммированы по определенным правилам, которые будут рассмотрены в дальнейшем. |