физ-1. Измерение. Классификация измерений
 Скачать 0.71 Mb.
|
|
Измерение. Классификация измерений. Измерение – это нахождение значения физической величины опытным путем техническими средствами. Значение величины, найденное путем его измерения, называется результатом измерения. По способу нахождения численного значения физической величины измерения делятся на прямые и косвенные. По числу наблюдений измерения делятся на обыкновенные (с однократным наблюдением) и статистические (с многократным наблюдением). По условиям наблюдения измерения можно проводить при воспроизводимых контролируемых условиях и при невоспроизводимых контролируемых условиях. Прямыми называют такие измерения, при которых значение физической величины измеряется непосредственно с помощью измерительного прибора, проградуированного в соответствующих единицах. Например, измерение длины тела линейкой, штангенциркулем, микрометром; измерение массы тела при его взвешивании; определение промежутков времени секундомером или часами; определение силы электрического тока амперметром и т.д. Косвенными называют такие измерения, при которых значение физической величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемым прямым измерениям. Например, косвенным является измерение сопротивления проводника (или полупроводника) по закону Ома R U I , если при этом используются результаты прямых измерений напряжения и силы тока. Контролируемые условия воспроизводимы, если значение физической величины определяется несколько раз у одного и того же образца. Например, определение плотности материала, если проведены многократные измерения массы и объема одного и того же образца из данного материала. Контролируемые условия невоспроизводимы, если значение физической величины определяется однократно у различных образцов. Например, для определения плотности материала проводятся однократные измерения массы и объемов тел различной конфигурации, но из одного и того же материала. Погрешность. Классификация погрешностей Погрешность измерения – это отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины. Рассмотрим наиболее простые классификации погрешностей измерений. По способу числового выражения различают абсолютные и относительные погрешности. Погрешности измерения, выраженные в единицах измеряемой величины, называются абсолютными. Погрешности, выраженные в долях или в процентах от значения измеряемой величины, называются относительными. Абсолютная погрешность измерения – это разность между истинным хист и измеренным хизм значениями измеряемой величины. Относительной погрешностью измерения называют отношение абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины: Погрешности измерений по закономерностям появления условно делятся на несколько видов: грубые погрешности или промахи, систематические и случайные. 1. Грубые погрешности измерений или промахи возникают в результате неправильного отсчета по измерительному прибору, неправильного включения прибора, неразборчивой записи показаний измерения, неисправности средств измерения, а также при ошибочных вычислениях. Как правило, результаты измерений, содержащих грубые погрешности, не принимаются во внимание, поэтому грубые погрешности не влияют на точность измерения. Обнаружить промах можно по резкому отличию результатов измерения какой-либо величины от результатов других измерений этой же величины. После выявления промаха результаты таких измерений нужно отбросить и проделать повторные (контрольные) измерения. 2. Систематические погрешности измерений остаются постоянными или закономерно меняются при повторных измерениях одной и той же физической величины. Основными причинами возникновения систематических погрешностей являются несовершенство измерительных приборов (приборные или инструментальные погрешности) и недостатки методов измерений (методические погрешности). 3. Случайные погрешности изменяются случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины. Случайные погрешности возникают из-за влияния неконтролируемых причин, заранее неизвестных и действующих при каждом отдельном измерении различным образом. Причинами случайных погрешностей могут быть: несовершенство наших органов чувств, влияние внешних условий (непостоянство температуры, давления, магнитного поля, колебания здания, в котором производятся измерения, колебания воздуха, колебания напряжения электрической сети и многое другое). Обнаруживаются случайные погрешности при многократных измерениях одной и той же физической величины одними и теми же средствами измерения в одинаковых условиях одним и тем женаблюдателем. Обработка результатов измерения.     Округление Округление — замена числа на его приближённое значение (с определённой точностью), записанное с меньшим количеством значащих цифр. Модуль разности между заменяемым и заменяющим числом называется ошибкой округления. Для того чтобы обеспечить наибольшую близость отдельного округленного числа к округляемому числу, следует соблюдать некоторые правила.5 Округление применяется для представления значений и результатов вычислений с тем количеством знаков, которое соответствует реальной точности измерений или вычислений, либо той точности, которая требуется в конкретном приложении. Округление в ручных расчётах также может использоваться для упрощения вычислений в тех случаях, когда погрешность, вносимая за счёт ошибки округления, не выходит за границы допустимой погрешности расчёта. Как правило, при обработке результатов измерений точность вычислений должна быть согласована с точностью результатов прямых измерений. Числовое значение окончательного результата вычисления должно быть такой же точности, как число, заданное с наименьшей точностью. При проведении вычислений и записи окончательного результата следует придерживаться правила приближенных вычислений. После округления результат должен содержать от двух до четырех значащих цифр. Например, число 56,7256 можно записать в виде 56,7; а 16,7861 – в виде 16,8. Если же результат содержит большое число десятичных знаков, то при его округлении результат следует записывать с десятичным множителем, например, число 27856943 следует записать в виде 2,79107 , число 0,00005273 – как 5,2710-5. При необходимости, десятичный множитель можно заменить дольной или кратной приставкой (табл. 1). Напомним, что значащими цифрами называются все цифры, кроме нуля, а также ноль в двух случаях: 1) когда он стоит между значащими цифрами; 2) когда он стоит в конце числа. Например, в числе 0,00561 три значащих цифры; в числе 0,03017 четыре значащих цифры; в числе 2500 – четыре; в числе 4,7·10-3– две.    |