Измерения физических величин Основные понятия Классификация измерений Погрешности измерений
advertisement
Измерения физических величин Основные понятия Классификация измерений Погрешности измерений Основные понятия Измерение - совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения (в явном или неявном виде) измеряемой величины с ее единицей и получение значения этой величины. (РМГ 29-99 Метрология. Основные термины и определения) Измерение - совокупность операций, выполняемых для определения количественного значения величины (ФЗ 102 «Об обеспечении единства измерений») Основные понятия Принцип измерений - физическое явление или эффект, положенное в основу измерений Метод измерений - прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений. Область измерений - совокупность измерений физических величин, свойственных какой-либо области науки или техники и выделяющихся своей спецификой (механические, акустические, магнитные и т.д.) Основные понятия Вид измерений - часть области измерений, имеющая свои особенности и отличающаяся однородностью измеряемых величин. Например, механические измерения разделяют на измерения массы, скорости, силы и т.д. Точность измерений - характеристика качества измерения, отражающая близость к нулю погрешности результата измерения. Правильность измерения - характеристика измерения, отражающая близость к нулю систематической погрешности результата измерения Основные понятия Достоверность измерений – важнейшая характеристика качества измерений, определяющая доверие к результатам измерения. Характеризуется вероятностью того, что истинное (действительное) значение измеряемой величины находится в указанных пределах. Результат измерения – значение ФВ, найденное в процессе ее измерения Классификация измерений. Признаки Характеристики точности (равноточные и неравноточные); Число измерений в серии (однократные и многократные); Отношение к изменению измеряемой величины (статические и динамические); Выражение результата измерений (абсолютные и относительные); Метрологическое назначение (технические, метрологические); Общие приемы получения результатов (прямые, косвенные, совокупные и совместные) Классификация измерений равноточные измерения - ряд измерений какой-либо величины, выполненных одинаковыми по точности средствами измерений в одних и тех же условиях неравноточные измерения - ряд измерений какой-либо величины, выполненных различающимися по точности средствами измерений и (или) в разных условиях. Классификация измерений статическое измерение - измерение ФВ, принимаемой в соответствии с конкретной измерительной задачей за неизменную на протяжении времени измерения (длина, масса и т.д.) динамическое измерение - измерение изменяющейся по размеру ФВ (устойчивость к многократному растяжении, изгибам и т.д.) Классификация измерений прямое измерение - измерение, при котором искомое значение ФВ получают непосредственно по показанию средства измерения (СИ) косвенное измерение - определение искомого значения ФВ на основании результатов прямых измерений других физических величин, функционально связанных с искомой величиной m T l Классификация измерений совокупные измерения - проводимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомые значения величин определяют путем решения системы уравнений, получаемых при измерениях этих величин в различных сочетаниях совместные измерения - проводимые одновременно измерения двух или нескольких неодноименных величин для определения зависимости между ними (зависимость влажности материала от влажности окружающей среды – изотерма сорбции) Классификация измерений абсолютное измерение - измерение, основанное на прямых измерениях одной или нескольких основных величин и (или) использовании значений физических констант (F = mg) относительное измерение - измерение отношения величины к одноименной величине, играющей роль единицы, или измерение изменения величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную (относительная влажность воздуха, удлинение при разрыве в %) Классификация измерений метрологическое измерение – измерения при помощи эталонов с целью воспроизведения единиц ФВ или передачи их размера СИ техническое измерение – измерения при помощи рабочих средств измерения (контроль качества продукции, научно-исследовательские испытания) Погрешности измерений погрешность измерения отклонение результата измерения от истинного (действительного) значения измеряемой величины Классификация погрешностей По форме числового выражения абсолютные относительные приведенные x xд 100% xд 100% xN Классификация погрешностей По закономерностям проявления случайные систематические по виду источника (методические, инструментальные, субъективные) по характеру проявления (постоянные, переменные) грубые промахи с Случайные погрешности случайная погрешность измерения - составляющая погрешности результата измерения, изменяющаяся случайным образом (по знаку и значению) при повторных измерениях, проведенных с одинаковой тщательностью, одной и той же физической величины Основной постулат метрологии Погрешность и результат измерения ее содержащий являются случайными величинами, т.е. нельзя сказать какое значение они примут в момент времени t, можно указать лишь вероятность появления их значения в том или ином интервале. Случайные погрешности 1 2 3 Х2 Х3 Х1 М М ….. п М Х1, Х2, Х3 …..Хn Хn М Центральная предельная теорема распределение случайных величин будет близко в нормальному всякий раз, когда результаты наблюдения формируются под влиянием большого числа независимо действующих факторов, каждый из которых оказывает лишь незначительное действие по сравнению с суммарным действием всех остальных Закон нормального распределения случайной величины Р(Х) σ 1 n Х M X X i n i 1 i X i M X Хi М Х 1 р( Х ) е 2 Х ( Х М Х ) 2 2 2 Кривая нормального закона распределения случайной погрешности р () σ i 0 2 1 р() е 2 2 2 P(X) σ X -uσ М[X] +uσ д При доверительной вероятности Рд =0,95 u=1,96. Случайная погрешность не превысит интервала д u Формула случайной погрешности Так как S n , то д u S n n При n < 30 S д t n S Запись результата измерения X xu S X xt S n n ( x i x )2 i 1 n 1
