Чим вимірюється точність. Точність виміру. Основне поняття. Критерії вибору точності вимірів. Класи точності засобів вимірів. Приклади засобів вимірювання різних класів точності. Знайомство з поняттям
У метрологічній практиці під час проведення вимірів необхідно враховувати низку чинників, які впливають результати виміру. Це - об'єкт і суб'єкт виміру, засіб виміру (СІ) та умови виміру.
Об'єкт вимірюванняповинен бути чистим від сторонніх включень (якщо вимірюється щільність речовини), вільний від впливу зовнішніх перешкод (природні процеси, індустріальні перешкоди тощо). Сам об'єкт не повинен мати внутрішні перешкоди (робота самого об'єкта вимірювання).
Суб'єкт виміру, Тобто оператор. Вносить у результат «особистісний» момент виміру. Він залежить від кваліфікації оператора, санітарно-гігієнічних умов праці, психофізіологічного стану суб'єкта від врахування ергономічних вимог.
Метод виміру. Дуже часто вимір однієї й тієї ж величини різними методами дає різні результати, причому кожен з них має недоліки та переваги.
Якщо вимір не вдасться виконати так, щоб виключити або компенсувати будь-який фактор, що впливає на результат, то у ряді випадків вносять відповідну поправку.
Вплив СІна величину, що вимірюється в багатьох випадках проявляється як обурюючий фактор, наприклад, внутрішні шуми вимірювальних електронних підсилювачів. Іншим фактором є інерційність СІ. Деякі СІ дають постійно завищені чи постійно занижені показання, що може бути результатом дефекту виготовлення.
Умови вимірюванняяк фактор, що впливає, включають температуру навколишнього середовища, вологість, атмосферний тиск, напругу в мережі тощо.
Облік зазначених факторів передбачає виключення помилок та внесення поправок до виміряних величин.
Вимірювальні прилади в залежності від їх призначення, сфери застосування та умов роботи повинні вибиратися за такими основними принципами:
1) має існувати можливість виміру досліджуваної фізичної величини;
2) межі вимірювання приладу повинні охоплювати всі можливі значення вимірюваної величини. При великому діапазоні змін останньої, доцільно використовувати багатограничні прилади;
3) вимірювальний прилад повинен забезпечувати необхідну точність вимірів.
Тому слід звернути увагу не тільки на клас вимірювального приладу, що вибирається, але і на фактори, що впливають на додаткову похибку вимірювань:
Несинусоїдальність струмів і напруг,
Відхилення положення приладу при встановленні його в положення, відмінне від нормального,
Вплив зовнішніх магнітних та електричних полів тощо;
4) при проведенні деяких вимірювань важливу роль відіграють економічність (споживання) вимірювального приладу, його маса, габарити, розташування органів управління, рівномірність шкали, можливість зчитування показань безпосередньо за шкалою, швидкодією та ін.;
5) підключення приладу не має суттєво впливати на роботу досліджуваного пристрою, тому при виборі приладів слід враховувати їх внутрішній опір. При включенні вимірювального приладу у узгоджені ланцюги вхідні чи вихідні опори мають бути необхідного номінального значення;
6) прилад повинен задовольняти загальні технічні вимоги техніки безпеки при виробництві вимірювань, а також технічні умови або приватні стандарти;
7) не допускається використовувати прилади: із явними дефектами вимірювальної системи, корпусу тощо; зі строком перевірки, що минув; нестандартні або не атестовані відомчою метрологічною службою, які не відповідають класу ізоляції напругам, на які підключається прилад.
Перевірка засобу вимірювань(не плутати зі словом «перевірка») - сукупність операцій, що виконуються органами державної метрологічної служби (іншими уповноваженими на те органами чи організаціями) з метою визначення та підтвердження відповідності СІ встановленим технічним вимогам.
У процесі вимірювань необхідно враховувати всі види похибок, що виникають і, зрозумівши їх причину, прагнути їх зменшити.
Вимірювання проведено правильно, якщо систематичні похибки у тому результатах близькі до нулю. До систематичних похибок відносяться: інструментальні, методи вимірювання, установки приладу, зчитування.
Якщо виключити систематичні похибки не вдається, їх зменшують, усуваючи причини їх виникнення, регулюючи СІ під час повірки і початком виміру, застосовуючи спеціальні методи виміру та інших.
До складу сучасних вимірювальних приладів включають мікропроцесори, які дозволяють автоматично знаходити значення систематичної похибки та виключати її.
Метод теоретичного аналізуполягає в тому, що систематичну похибку можна розрахувати на підставі відомих характеристик приладів, що використовуються, або особливостей методу вимірювання, тобто за формулами. Так, можна визначити систематичну похибку приладу, обумовлену власним споживанням потужності, якщо відомий його вхідний опір і т.д.
Метод заміщенняполягає в тому, що вимірювану величину заміщають відомою величиною, що відтворюється мірою.
Статистичний методу тому, що з обробки результати вимірювань розбивають кілька незалежних груп спостережень. Різниця між груповими середніми та груповими дисперсіями (середніми у групі) вказують на наявність систематичної похибки, і дозволяє обчислити її.
Метод різних вимірівдозволяє виявляти систематичні похибки, джерело яких невідоме. Для цього величину вимірюють декількома різними методами, різними вимірювальними приладами за різних умов. У цьому випадку необхідно, щоб прилади, що використовуються для вимірювань, мали приблизно рівні власні похибки.
Метод зразкових сигналівполягає в порівнянні сигналів, що подаються на вхід вимірювального пристрою: вимірюваного і зразкового такого ж роду, що і вимірюваний. Різниця з-поміж них визначить систематичну похибку.
Метод введення поправок та поправочних множників.
Виправленняназивають значення величини, однойменної з вимірюваної, додається до отриманого при вимірі значення, з метою виключення систематичної похибки. Виправлення чисельно дорівнює абсолютної систематичної похибки, але має зворотний знак. Поправки задаються як графіків, таблиць чи формул.
Виключити систематичну похибку виміру можна також шляхом множення результатів виміру на поправочний множник, який через дещицю систематичних похибок зазвичай близький за значенням до одиниці. Вважається, що поправки та поправні множники попередньо визначені під час перевірки засобів вимірювань.
ТОЧНІСТЬ ВИМІРЮВАНЬ
ТОЧНІСТЬ ВИМІРЮВАНЬ
Характеристика якості вимірів, що відбиває ступінь близькості результатів вимірів до справжнього значення вимірюваної величини. Чим менший результат виміру відхиляється від істинного значення величини, тобто чим менша його похибка, тим вище Т. і., незалежно від того, чи є похибка систематичною, випадковою чи містить ту й іншу складові (див. ПОХІДНОСТІ ВИМІРЮВАНЬ). Іноді в кач-ві кількостей. оцінки Т. в. вказують похибку, проте похибка - поняття, протилежне точності, і логічне як оцінки Т. і. вказувати обернену величину відносить. похибки (без урахування її знака). Наприклад, якщо відносить. похибка дорівнює ±10-5, то дорівнює 105.
Фізичний енциклопедичний словник. - М: Радянська енциклопедія. Головний редактор А. М. Прохоров. 1983 .
Дивитися що таке "ТОЧНІСТЬ ВИМІРЮВАНЬ" в інших словниках:
Точність вимірів- Якість вимірів, що відображає близькість їх результатів до справжнього значення вимірюваної величини Джерело: ГОСТ 24846 81: Грунти. Методи вимірювання деформацій основ будівель та споруд …
точність вимірів- - [Л.Г.Суменко. Англо-російський словник з інформаційних технологій. М.: ДП ЦНИИС, 2003.] Тематики інформаційні технології загалом EN accuracy of measurements …
Допомогою так званих вимірювальних приладів постійно зростає зі зростанням науки (вимірювання; одиниці заходів абсолютні системи). Вона залежить тепер не тільки від ретельного приготування приладів, але ще від знаходження нових принципів вимірювань. Так … Енциклопедичний словник Ф.А. Брокгауза та І.А. Єфрона
точність вимірів- Перевірка. повіряти. прилад бреше. див. показувати час … Ідеографічний словник української мови
ГОСТ Р ЕН 306-2011: Теплообмінники. Вимірювання та точність вимірювань при визначенні потужності- Термінологія ГОСТ Р ЕН 306 2011: Теплообмінники. Вимірювання та точність вимірювань при визначенні потужності: 3.31 величина впливу: Величина, що не є предметом вимірювання, але здатна впливати на результат, що отримується. Визначення терміна з ... Словник-довідник термінів нормативно-технічної документації
точність результату вимірів- точність вимірів Одна з характеристик якості виміру, що відбиває близькість до нуля похибки результату виміру. Примітка. Вважають, що чим менша похибка виміру, тим більша його точність. [РМГ 29 99] Тематики метрологія, … Довідник технічного перекладача
точність- 3.1.1 точність (accuracy): Ступінь близькості результату вимірювань до прийнятого опорного значення. Примітка Термін «точність», коли він відноситься до серії результатів вимірювань, включає поєднання випадкових складових та загальної систематичної… Словник-довідник термінів нормативно-технічної документації
Засоби вимірювань ступінь збігу показань вимірювального приладу з дійсним значенням вимірюваної величини. Чим менша різниця, тим більша точність приладу. Точність еталона чи міри характеризується похибкою чи ступенем… … Вікіпедія
точність- Ступінь близькості результату вимірів до прийнятого опорного значення. Примітка. Термін «точність», коли він відноситься до серії результатів вимірювань (випробувань), включає поєднання випадкових складових та загальної систематичної… Довідник технічного перекладача
точність засобу вимірювань- точність Характеристика якості засобу вимірів, що відбиває близькість його похибки до нуля. Примітка. Вважається, що менше похибка, тим точніше засіб вимірів. [РМГ 29 99] Тематики метрологія, основні поняття Синоніми точність … Довідник технічного перекладача
Книги
- Фізичні основи вимірювань у технолог. харчової та хімічної промисловості. Навчальний посібник, Попов Геннадій Васильович, Земсков Юрій Петрович, Квашнін Борис Миколайович Серія: Підручники для вишів. Спеціальна література Видавець: Лань,
- Фізичні основи вимірювань у технологіях харчової та хімічної промисловості. Навчальний посібник , Попов Геннадій Васильович , Земсков Юрій Петрович , Квашнін Борис Миколайович , У цьому посібнику викладено короткі теоретичні відомості про закономірності вимірювань, вимірювальні системи, елементи фізичної картини світу, а також про принципи вимірювань на основі… Серія: Підручники для вузів. Спеціальна літератураВидавець:
Вимірювані величини неможливо визначити абсолютно достовірно. Вимірювальні інструменти та системи завжди мають деяке допустиме відхилення та перешкоди, які виражаються ступенем неточності. До того ж необхідно враховувати й особливості конкретних приладів.
Щодо неточності вимірювань часто використовуються такі терміни:
- Похибка- помилка між істинним та виміряним значенням
- Точність- випадковий розкид виміряних значень навколо їх середнього
- Дозвіл— найменша величина виміряного значення, що розрізняється
Часто ці терміни плутаються. Тому тут я хотів би детально розглянути вищезгадані поняття.
Неточність виміру
Неточності вимірювання можуть бути поділені на систематичні та випадкові вимірювальні помилки. Систематичні помилки викликані відхиленнями під час посилення та налаштування «нуля» вимірювального обладнання. Випадкові помилки викликані шумом та та/або струмами.
Часто поняття похибка та точність розглядаються як синоніми. Однак ці терміни мають зовсім різні значення. Похибка показує, наскільки близько виміряне значення для його реальної величини, тобто відхилення між виміряним і фактичним значенням. Точність відноситься до випадкового розкиду вимірюваних величин.
Коли ми проводимо деяке число вимірів до моменту стабілізації напруги або якогось іншого параметра, то у виміряних значеннях спостерігатиметься деяка варіація. Це викликано тепловим шумом у вимірювальному ланцюзі вимірювального обладнання та вимірювальної установки. Нижче на лівому графіку показані ці зміни.
Визначення невизначеностей. Зліва – серія вимірів. Праворуч - значення у вигляді гістограми.
Гістограма
Виміряні значення можуть бути зображені у вигляді гістограми, як показано праворуч малюнку. Гістограма показує, як часто спостерігається виміряне значення. Найвища точка на гістограмі, це найчастіше спостережуване значення, у разі симетричного розподілу дорівнює середньому значенню (зображено синій лінії на обох графіках). Чорна лінія є справжнім значенням параметра. Різниця між середнім виміряної величини та справжнім значенням і є похибкою. Ширина гістограми показує розкид окремих вимірів. Цей розкид вимірів називається точністю.
Використовуйте правильні терміни
Похибка та точність, таким чином, мають різні значення. Тому цілком можливо, що вимір є дуже точним, але таким, що має похибку. Або, навпаки, з малою похибкою, але не точне. Загалом, вимір вважається достовірним, якщо він точний, і з малою похибкою.
Похибка
Похибка є індикатором коректності виміру. Через те, що в одному вимірі точність впливає на похибку, то враховується середня серія вимірів.
Похибка вимірювального приладу зазвичай визначається двома значеннями: похибкою показання і похибкою по всій шкалі. Ці дві характеристики разом визначають загальну похибку виміру. Ці значення похибки вимірювання вказуються у відсотках чи ppm (parts per million, частин на мільйон) щодо чинного національного стандарту. 1% відповідає 10000 ppm.
Похибка наводиться для зазначених температурних діапазонів і для певного періоду після калібрування. Зверніть увагу, що у різних діапазонах, можливі, та різні похибки.
Похибка свідчень
Вказівка відсоткового відхилення без додаткової специфікації відноситься до показання. Допустимі відхилення дільників напруги, точність посилення та абсолютні відхилення при зчитуванні та оцифруванні є причинами цієї похибки.
Неточність показань 5% для значення 70 В
Вольтметр, який показує 70.00 В і має специфікацію «± 5% від показань», матиме похибку в ±3.5 (5% від 70 В). Фактичне напруження лежатиме між 66.5 і 73.5 вольтами.
Похибка по всій шкалі
Цей тип похибки обумовлений помилками зміщення та помилками лінійності підсилювачів. Для приладів, які оцифровують сигнали, є нелінійність перетворення і похибки АЦП. Ця характеристика відноситься до всього діапазону вимірювань, що використовується.
Вольтметр може мати характеристику "3% шкали". Якщо під час вимірювання вибрано діапазон 100 В (рівний повній шкалі), то похибка становить 3% від 100 В = 3 незалежно від виміряної напруги. Якщо показання в цьому діапазоні 70, то реальна напруга лежить між 67 і 73 вольтами.
Похибка 3% шкали в діапазоні 100 В
З наведеного вище малюнка ясно, що це тип допустимих відхилень залежить від показань. При показанні 0 реальна напруга лежить між -3 і 3 вольтами.
Похибка шкали у цифрах
Часто для цифрових мультиметрів наводиться похибка шкали у розрядах замість відсоткового значення.
У цифрового мультиметра з 3½ розрядним дисплеєм (діапазон від -1999 до 1999), у специфікації може бути вказано + 2 цифри. Це означає, що похибка показання 2 одиниці. Наприклад: якщо вибирається діапазон 20 вольт (± 19.99), похибка шкали становить ±0.02 В. На дисплеї відображається значення 10.00, а фактичне значення буде між 9.98 і 10.02 вольт.
Обчислення похибки виміру
Специфікації допустимих відхилень показання та шкали разом визначають повну похибку вимірювання приладу. Нижче під час розрахунку використовуються самі значення, як у наведених вище прикладах:
Точність: ±5% показання (3% шкали)
Діапазон: 100 В
Показання: 70 В
Повна похибка виміру обчислюється так:
У цьому випадку повна похибка ±6.5В. Справжнє значення лежить між 63.5 та 76.5 вольтами. На малюнку нижче показано графічно.
Повна неточність для неточностей показання 5% та 3% шкали для діапазону 100 В та показання 70 В
Відсоткова похибка – це відношення похибки до свідчення. Для нашого випадку:
Цифри
Цифрові мультиметри можуть мати специфікацію "± 2.0% показання, + 4 цифри". Це означає, що чотири цифри повинні бути додані до 2% похибки показання. Як приклад знову розглянемо 3½ розрядний цифровий індикатор. Він показує 5.00 для обраного діапазону 20 В. 2% показання означатиме похибка в 0,1 В. Додайте до цього чисельну похибку (= 0,04 В). Загальна похибка, отже, 0,14 В. Справжнє значення має бути в діапазоні між 4.86 та 5,14 вольтами.
Сумарна похибка
Найчастіше до уваги приймається лише похибка вимірювального приладу. Але також, додатково слід брати до уваги похибки вимірювальних інструментів, якщо вони використовуються. Ось кілька прикладів:
Збільшення похибки під час використання пробника 1:10
Якщо в процесі вимірювань використовується щуп 1:10, необхідно враховувати не тільки вимірювальну похибку приладу. На похибку також впливає вхідний імпеданс приладу, що використовується, і опір щупа, які разом складають дільник напруги.
На малюнку вище схематично показаний із підключеним до нього пробником 1:1. Якщо ми розглянемо цей пробник як ідеальний (немає опору з'єднання), то напруга передається прямо на вхід осцилографа. Похибка вимірювання тепер визначається лише допустимими відхиленнями атенюатора, підсилювача та ланцюгами, що беруть участь у подальшій обробці сигналу і задається виробником приладу. (На похибку також впливає опір сполуки, яка формує внутрішній опір. Воно включається в задані допустимі відхилення).
На малюнку нижче показаний той самий осцилограф, але тепер до входу підключено щуп 1:10. Цей пробник має внутрішній опір з'єднання і разом із вхідним опором осцилографа утворює дільник напруги. Допустиме відхилення резисторів у дільнику напруги є причиною його власної похибки.
Пробник 1:10, підключений до осцилографа, вносить додаткову похибку
Допустиме відхилення вхідного опору осцилографа може бути знайдено у його специфікації. Допустиме відхилення опору з'єднання щупа не завжди дано. Проте похибка системи заявляється виробником певного осцилографічного пробника для конкретного типу осцилографа. Якщо щуп використовується з іншим типом осцилографа, ніж рекомендований, вимірювальна похибка стає невизначеною. Цього треба завжди намагатися уникати.
Припустимо, осцилограф має допустиме відхилення 1.5% і використовується щуп 1:10 з похибкою в системі 2.5%. Ці дві характеристики можна перемножити для повної похибки показання приладу:
Тут повна похибка вимірювальної системи, похибка показання приладу, похибка щупа, підключеного до осцилографа, відповідного типу.
Вимірювання із шунтуючим резистором
Часто при вимірюваннях струмів використовують зовнішній резистор, що шунтує. Шунт має деяке допустиме відхилення, що впливає на вимір.
Задане допустиме відхилення резистора, що шунтує, впливає на похибку показання. Для знаходження повної похибки, допустиме відхилення шунта та похибка показань вимірювального приладу перемножуються:
У цьому прикладі повна похибка показання дорівнює 3.53%.
Опір шунта залежить від температури. Значення опору визначається даної температури. Температурну залежність часто виражають у .
Наприклад обчислимо значення опору для температури навколишнього середовища. Шунт має характеристики: Ом(відповідно і ) та температурну залежність 
.
Струм, що протікає через шунт, є причиною розсіювання енергії на шунті, що призводить до зростання температури і, отже, до зміни значення опору. Зміна значення опору при перебігу струму залежить від кількох факторів. Для проведення дуже точного вимірювання необхідно відкалібрувати шунт на дрейф опору та умови навколишнього середовища при яких проводяться вимірювання.
Точність
Термін точністьвикористовується для вираження випадковості вимірювальної помилки. Випадкова природа відхилень вимірюваних значень здебільшого має теплову природу. Через випадкову природу цього шуму неможливо отримати абсолютну помилку. Точність дається тільки ймовірністю того, що величина, що вимірюється, лежить в деяких межах.
Розподіл Гауса
Тепловий шум має гаусово, або, як ще кажуть, нормальний розподіл. Воно описується наступним виразом:
Тут середнє значення, показує дисперсію і відповідає шумового сигналу. Функція дає криву розподілу ймовірностей, як показано на малюнку нижче, де середнє значення та ефективна амплітуда шуму.
У таблиці наведено шанси отримання значень у заданих межах.
Як видно, ймовірність того, що виміряне значення лежить у діапазоні ± дорівнює .
Підвищення точності
Точність може бути покращена передискретизацією (зміною частоти дискретизації) або фільтрацією. Окремі виміри усереднюються, тому шум значно знижується. Також знижується розкид виміряних значень. Використовуючи передискретизацію або фільтрацію, необхідно враховувати, що це може призвести до зниження пропускної здатності.
Дозвіл
Дозвіл, або, як ще кажуть, роздільною здатністювимірювальною системою є найменша помітна вимірювана величина. Визначення роздільної здатності приладу не відноситься до точності вимірювання.
Цифрові вимірювальні системи
Цифрова система перетворює аналоговий сигнал цифровий еквівалент за допомогою аналого-цифрового перетворювача. Різниця між двома значеннями, тобто роздільна здатність, завжди дорівнює одному біту. Або, у випадку із цифровим мультиметром, це одна цифра.
Можливо також виразити дозвіл через інші одиниці, а чи не біти. Як приклад розглянемо , що має 8-бітовий АЦП. Чутливість по вертикалі встановлена в 100 мВ/поділі число поділів дорівнює 8, повний діапазон, таким чином, дорівнює 800 мВ. 8 біт представляється 2 8 =256 різними значеннями. Дозвіл у вольтах тоді дорівнює 800 мВ/256 = 3125 мВ.
Аналогові вимірювальні системи
У разі аналогового приладу, де вимірювана величина відображається механічним способом, як у стрілочному приладі, складно отримати точне число для роздільної здатності. По-перше, роздільна здатність обмежена механічною гістерезисом, причиною якого є тертя механізму стрілки. З іншого боку, дозвіл визначається спостерігачем, який робить свою суб'єктивну оцінку.
Похибки засобів вимірювань відображають недосконалість вимірювального пристрою та виникають внаслідок багатьох причин, а саме: недосконалості конструкції, матеріалів та технології виготовлення, незадовільної якості виготовлення, похибки градуювання та ін.
Похибка приладухарактеризує відмінність його показань від істинного чи дійсного значення вимірюваної величини. Похибка перетворювачавизначається відмінністю номінальної (тобто приписуваної перетворювачу) характеристики перетворення чи коефіцієнта перетворення від своїх істинного значення.
Похибка мірихарактеризує відмінність номінального значення міри від істинного значення відтворюваної нею величини. Для багатозначної міри похибка при даному показанні визначається як різниця між показанням та 1 дійсним значенням вимірюваної величини. Номінальне значення міри - значення даної фізичної величини, позначене мірою (чи її футляре). Це визначення головним чином однозначних заходів. Для багатозначних заходів і магазинів заходів - це «показ заходу», під яким мають на увазі значення величини, що відтворюється мірою, що встановлюється за відліком. Варіація показань - найбільша різниця між показаннями, отриманими при багаторазово повторених вимірах однієї і тієї ж величини.
За способом вираження розрізняють похибки:
- абсолютна похибка приладу- Різниця між показаннями приладу x п і справжнім значенням хвимірюваної величини: А = х п - х.
- відносна похибка приладу -відношення абсолютної похибки приладу до справжнього (дійсного) значення вимірюваної величини: А/габо у відсотках 100дельта/x, де якщо х >>дельта,то замість хз достатнім ступенем точності можна використовувати х П.
- наведена похибка приладу- Відношення у відсотках абсолютної похибки приладу до нормуючого значення: Д = 100 / x норм.
Відповідно до ГОСТ 8.401-80 вормує значення хн приймається рівним:
Більшій з меж вимірювань або більшому з модулів меж вимірювань для СІ з рівномірною або статечною шкалою, якщо нульова позначка знаходиться на краю або поза діапазоном вимірювань;
Арифметичній сумі модулів меж вимірювань, якщо нульова позначка знаходиться всередині діапазону вимірювань;
Встановленому номінальному значенню для СІ із встановленим номінальним значенням вимірюваної величини;
Всій довжині шкали для приладів із суттєво нерівномірною шкалою, причому абсолютні похибки також виражають в одиницях довжини.
У решті випадків нормуюче значення встановлюється стандартами для відповідних видів СІ.
Для перетворювачів визначення абсолютних та відносних похибок дещо складніше. Вони визначаються по входу Д вх і виходу Д вих і характеризують відмінність реальної характеристики перетворення у = F(х)від номінальної у н = F H (x) .
Мал.Формування похибки перетворення
Для оцінки похибки після виходу знаходять значення уі у нпри заданій величині х.Тоді Двих = у - у н, А відносна похибка А = Д вих /р. По входу Д вх = х н- х;де х н= F H-] (y)визначається через значення у рта функцію, зворотну F H, тобто. х н - таке значення х,яке за номінальної характеристики дало б на вході значення у р А =Д вх / х - відносна похибка.
Вже зазначалося, що в залежності від умов застосування СІ похибки діляться на основну (за нормальних умов) і додаткову (за робочих умов).
Залежно від поведінки вимірюваної величини у часі розрізняють статичну та динамічну похибки, а також похибку у динамічному режимі. Статична похибка СІ (А ст) - похибка СІ, що використовується для вимірювання постійної величини (наприклад, амплітуди періодичного сигналу). Похибка в динамічному режимі (Адін р) - похибка СІ, що використовується для вимірювання змінної в часі величини.
Точність виміру величин - можливість упорядкувати існування людини та її довкілля. Неможливо було б уявити життя, у якому були б усім нам звичні і затверджені поняття часу, довжини чи маси. Однак, крім того що їх потрібно вміти виділяти, не менш важливо навчитися визначати та обчислювати відстані та відрізки, вагу, швидкість руху предметів, перебіг тимчасових проміжків. За тисячолітню історію існування людство набуло безліч безцінних знань і зуміло систематизувати їх в окремі науки.
Поняття та позначення - ази метрології
Метрологія - це вчення, що допомагає розібратися у вимірі різних величин. Вона дає можливість зрозуміти, що таке міра, єдність та стандартизація величин, визначає такі поняття, як точність виміру, похибка, знайомить із різноманітними вимірювальними приладами та інструментами.
Процес вимірювання пов'язаний з визначенням даних щодо тієї чи іншої величини за допомогою дослідів, а також подальшим співвідношенням отриманих значень із загальноприйнятими стандартами та одиницями. Таким чином, можна вважати, що точність виміру безпосередньо залежить від того, наскільки близькі отримані в результаті дослідів дані до істинних значень величини, які в принципі не заперечуються і є аксіомою.
Абсолютна неточність
Вчені стверджують, що виміряти будь-що абсолютно правильно практично неможливо. Справа в тому, що існує дуже багато чинників, що впливають на процес визначення величини, незалежних від дій людини. У зв'язку з цим метрологія допускає можливість існування похибок, які є неточностями, отриманими у процесі виміру, і навіть деяким індикатором, який виявляє відхилення загальноприйнятої істини і норми.
Похибка може бути систематичною чи випадковою. Виключити під час досвіду першу практично неможливо, адже це такий фактор, який спотворюватиме результат кожного разу, а от випадкова похибка може бути результатом грубої помилки чи неточності аналітичної діяльності.
Зменшити ймовірність похибки можна за допомогою використання більш досконалих методів і інструментів, мінімізації впливу зовнішнього впливу під час дослідного визначення величин. Елементарним прикладом зниження похибок можна вважати використання годинника, якщо проводити вимірювання часу не в годинах і хвилинах, а в частках секунди, що дозволяють робити електронні секундоміри.
Сім разів відміряй…
Необхідність отримання абсолютно точних знань величин обумовлена високою технологічністю сучасного світу. Якщо першим зразком меблів був грубо збитий стульчак, деталі якого вирізалися на вічко, то нинішні технології допомагають створювати елементи тих самих табуретів з похибкою до міліметра. Можливо, у повсякденному житті такі мікроскопічні значення абсолютно неважливі, проте коли точність виміру стосується науки, медицини, виробництва - вона стає вирішальним чинником успіху підприємства.
Якщо уважно придивитися, то найпростіші вимірювальні прилади мають кожну людину в будинку. Елементарні приклади таких - рулетка будівельна, лінійка, кухонні або підлогові ваги, безмін, лічильники електроенергії, води, газу, різні таймери та годинники, термометри та градусники. На прикладі останніх можна ще раз продемонструвати методи та точність виміру. Так, звичайний встановлений у приміщенні з метою визначення температури повітря в кімнаті має шкалу з розподілом у десять градусів, тоді як ртутний термометр, призначений для вимірювання температури тіла людини, розбитий на десяту частину градуса, що допомагає знизити ймовірність похибки під час збору анамнезу хворого .
Що таке довжина та як її поміряти?
Однією з найвідоміших і певних величин є довжина. Ймовірно, спочатку людина відміряла відстань за допомогою кроків, зараз одиниці виміру відстані нормовані. Світовий стандарт - це метрична система, де найбільше значення вимірюється в кілометрах, умовно поділених на метри, сантиметри та міліметри. Існують також проміжні величини (дециметри, мікрометри), проте використовуються вони лише у вузькоспеціалізованих областях.
Для того щоб визначити довжину, необхідно вибрати конкретний відрізок, який матиме початок і кінець (точки А і Б), так довжина - це значення величини найбільшої відстані на площині між цими точками. Для вимірювання довжини створено безліч інструментів від елементарних, таких як сантиметр та лінійка, до контрольно-вимірювального обладнання високого ступеня точності з мінімальною похибкою.
Побутові прилади для вимірювання довжини
Великі відстані звичайній людині вимірювати навряд чи знадобиться, кожен з нас приблизно знає протяжність своїх маршрутів, уточнити такі дані можна за допомогою автомобільного спідометра, спортивно-туристичного крокоміра, або навіть використовуючи смартфон, завантаживши спеціальну програму.
Будинки ж частіше використовуються для будівництва та ремонту. Рулетка будівельна - це те, що є у коморі у будь-якого чоловіка. Вона є металевою стрічкою з нанесеною на одну або обидві її сторони шкалою від 0 до 3, 5, 7,5, 30 метрів з додатковим сантиметровим і міліметровим розподілом. Альтернативою простий рулетці може бути за допомогою якого можна обчислювати відстані до 250 м, крім того, вимір довжини ним просто робити навіть поодинці. Існують також моделі, які виводять на дисплей площу та об'єм приміщення.
Штангенциркуль
Вимірювання штангенциркулем дасть максимально точний результат. Це прилад, який використовується в промисловості та надає можливість дізнатись лінійну величину деталей розміром від 0,1 мм до 15 см з мінімальною похибкою. Щоб виявити, наскільки шкала близька до справжнього значення, можна використовувати такі порівняльні методи - зіставлення з перевіреним інструментом або з готовою деталлю відповідного розміру.
Існує кілька видів даного приладу, принцип дії у них схожий, вони відрізняються довжиною міліметрової шкали і механізмом, за допомогою якого власне і проводиться вимірювання. Штангенциркулем з ноніусом працювати найважче, проте цей варіант дає можливість звести до мінімуму систематичні похибки. У приладі з циферблатом або цифровим екраном вимірювання робляться за допомогою електроніки і якщо інструмент належної якості, його результати виходять достовірними з високим ступенем ймовірності.
Складні технології
Ще складніша обчислювальна техніка - це контрольно-вимірювальні прилади, що використовуються на промислових підприємствах та в організаціях, що займаються монтажем ліній електропередач, прокладанням телевізійних, телефонних та інтернет кабелів. Така техніка справляється одразу з кількома функціями. Основне завдання - це вимірювання довжини кабелю, однак прилад прилад може виявити похибки в роботі дроту, позначивши місце перебою подачі енергії, що значно мінімізує засоби та час, необхідні для виконання ремонтних робіт.
Існують різні класи вимірювальних приладів. Найпростіші - ручні установки з лічильниками довжини кабелю, більш складні варіанти можуть розрахувати не тільки довжину проводів, але і вимірювати широкі рулони з тканинами, папером, різними видами шнурів. Крім того, що їх використання є доцільним на виробничих лініях, поширюється впровадження такої техніки на складах та у великих торгових точках.
Як осягнути неосяжне
Вимірювання часу - також складне та важливе завдання. У життєвих ситуаціях мало хто звертає увагу на те, що особистий годинник може поспішати або відставати на кілька хвилин від загальноприйнятого стандарту. Проте громадські організації та підприємства такої вільності собі дозволити не можуть, а тому звіряють час із показниками у держустановах, які, у свою чергу, керуються даними, отриманими за допомогою супутників.
Таке поняття, як точний час, досить умовне. Часові пояси, на які поділена планета, мають об'єктивний характер і мають пряму залежність від державних кордонів, інколи ж від політичної волі уряду різних країн.
