5. Обеспечение единства измерений

Единство измерений означает, что результаты измерений выражены в узаконенных единицах, а погрешности известны с заданной вероятностью.

Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ) – комплекс государственных стандартов, устанавливающих правила, требования и нормы по организации и методике оценивания и обеспечения точности измерений.

Основные положения ГСИ:

• результаты измерений должны выражаться в принятой системе единиц (системе СИ);

• форма представления результатов измерений должна содержать показатели точности;

• средства ИТ подлежат испытаниям при выпуске и обязательной поверке при эксплуатации.

Поверка – установление соответствия средств ИТ нормативным техническим требованиям.

Цель поверки – определение погрешностей и других метрологических характеристик, регламентированных ТУ.

Поверочные схемы для передачи размера единицы физической величины:

государственный эталон

вторичный эталон

рабочий эталон

образцовые средства

рабочие средства ИТ.

Лекция 2 Погрешности измерений

1. Понятие погрешности измерения

Погрешность измерения – отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины.

Числовые оценки погрешности:

• абсолютная погрешность

Х_изм – измеренное значение,

Х – действительное значение;

• относительная погрешность

• приведенная погрешность

Х_н – нормирующее значение:

а) Х_н – предел измерения;

б) Х_н = /Х_{пред.лев.}/ + /Х_{пред.прав.}/;

в) Х_н = l_полн [мм].

Формулы связи:

2. Составляющие погрешности измерений

По причинам возникновения:

• инструментальная Δ_инс,

• методическая Δ_мет,

Δ = Δ_инс + Δ_мет.

Пример:

По характеру изменения:

• систематическая Δ_с,

• случайная ,

Δ = Δ_с + .

По зависимости от значения измеряемой величины:

• аддитивная (постоянная) Δ_ад,

Δ_ад = ± а = const;

• мультипликативная (пропорциональная) Δ_млт,

Δ_млт = ± bХ ; δ = ± Δ_млт /X = ± b = const;

Δ = Δ_ад + Δ_млт.

По условиям возникновения:

• основная (при нормальных условиях) Δ_нор,

• дополнительная Δ_доп,

Δ = Δ_нор + Δ_доп.

По зависимости от скорости изменения Х_изм:

• статическая Δ_ст,

• динамическая Δ_дин,

Δ = Δ_ст + Δ_дин.

3. Уменьшение погрешности измерений

• Систематическая погрешность проявляется в виде смещения Х_изм относительно Х. Может быть учтена введением поправки.

При ∆_с ≈ 0 – измерения правильные.

Способы уменьшения ∆_с:

• введение поправки: ∆_п = –∆_с;

• устранение причины;

• повышение класса точности прибора;

• использование метода замещения;

• изменение знака выходной величины и др.

• Случайная погрешность проявляется в виде разброса значений Х_изм относительно Х. Может быть оценена в виде доверительного интервала.

Способы уменьшения :

• повышение класса точности измерительных приборов (при однократных измерениях);

• проведение многократных наблюдений с помощью высокочувствительных приборов.