Главная страница » Метрология » Метрологические термины и определения » Погрешности средств измерений 10.1. Погрешность средства измерений de Fehler (der Anzeuge) eines Messmittels en error (of indication) of a measuring instrument fr erreur (d’indication) d’un instrument de mesure Разность между показанием средства измерений и истинным (действительным) значением измеряемой физической величины.
Примечания 1. Для меры показанием является ее номинальное значение.2. Поскольку истинное значение физической величины неизвестно, то на практике пользуются ее действительным значением.3. Приведенное определение понятия «погрешность средства измерений» соответствует определению, данному VIM-93, и не противоречит формулировкам, принятым в отечественной метрологической литературе.
Однако признать его удовлетворительным нельзя, так как по сути оно не отличается от определения понятия «погрешность измерений», поэтому необходима дальнейшая работа по усовершенствованию определения этого понятия.10.2. Систематическая погрешность средства измерений; систематическая погрешность en bias error of a measuring instrument fr erreur de justesse d’un instrument de mesure Составляющая погрешности средства измерений, принимаемая за постоянную или закономерную изменяющуюся.
- Примечание.
- Систематическая погрешность данного средства измерений, как правило, будет отличаться от систематической погрешности другого экземпляра средства измерений этого же типа, вследствие чего для группы однотипных средств измерений систематическая погрешность может иногда рассматриваться как случайная погрешность.10.3.
Случайная погрешность средства измерений; случайная погрешность de zufalliger Fehler eines Messmittels en repeatability error of a measuring instrument fr erreur de fidelite d’un instrument de mesure Составляющая погрешности средства измерений, изменяющаяся случайным образом.10.4.
Абсолютная погрешность средства измерений; абсолютная погрешность Погрешность средства измерений, выраженная в единицах измеряемой физической величины.10.5. Относительная погрешность средства измерений; относительная погрешность Погрешность средства измерений, выраженная отношением абсолютной погрешности средства измерений к результату измерений или к действительному значению измеренной физической величины.10.6.
Приведенная погрешность средства измерений; приведенная погрешность de reduzierter Fehler (eines Messmittels) en reducial error of a measuring instrument fr erreur reduite conventionnelle (d’un instrument de mesure) Относительная погрешность, выраженная отношением абсолютной погрешности средства измерений к условно принятому значению величины, постоянному во всем диапазоне измерений или в части диапазона.
Что относится к метрологические характеристики средств измерений?
Метрологические свойства СИ – это свойства, влияющие на результат измерений и его погрешность. Показатели метрологических свойств являются их количественной характеристикой и называются метрологическими характеристиками. Метрологические характеристики, устанавливаемые НД, называют нормируемыми метрологическими характеристиками. Все метрологические свойства СИ можно разделить на две группы:
свойства, определяющие область применения СИ; свойства, определяющие точность (правильность и прецизионность) результатов измерения.
К основным метрологическим характеристикам, определяющим область применения СИ, относятся диапазон измерений и порог чувствительности. Диапазон измерений – область значений величины, в пределах которых нормированы допускаемые пределы погрешности. Значения величины, ограничивающие диапазон измерений снизу или сверху (слева и справа), называют соответственно нижним или верхним пределом измерений.
- Порог чувствительности – наименьшее изменение измеряемой величины, которое вызывает заметное изменение выходного сигнала.
- Например, если порог чувствительности весов равен 10 мг, то это означает, что заметное перемещение стрелки весов достигается при таком малом изменении массы, как 10 мг.
- К метрологическим свойствам второй группы относятся два главных свойства точности: правильность и прецизионность результатов.
Точность измерений СИ определяется их погрешностью. Погрешность средства измерений – это разность между показаниями СИ и истинным (действительным) значением измеряемой величины. Поскольку истинное значение физической величины неизвестно, то на практике пользуются ее действительным значением.
Для рабочего СИ за действительное значение принимают показания рабочего эталона низшего разряда (допустим, 4-го), для эталона 4-го разряда, в свою очередь, – значение величины, полученное с помощью рабочего эталона 3-го разряда. Таким образом, за базу для сравнения принимают значение СИ, которое является в поверочной схеме вышестоящим по отношению к подчиненному СИ, подлежащему поверке.
Погрешности СИ могут быть классифицированы по ряду признаков, в частности:
по способу выражения – абсолютные, относительные; по характеру проявления – систематические, случайные; по отношению к условиям применения – основные, дополнительные.
Наибольшее распространение получили метрологические свойства, связанные с абсолютными и относительными погрешностями. Систематическая погрешность – cоставляющая погрешности результата измерения, остающаяся постоянной (или же закономерно изменяющейся) при повторных измерениях одной и той же величины.
- Ее примером может быть погрешность градуировки, в частности погрешность показаний прибора с круговой шкалой и стрелкой, если ось последней смещена на некоторую величину относительно центра шкалы.
- Если эта погрешность известна, то ее исключают из результатов разными способами, в частности введением поправок.
При химическом анализе систематическая погрешность проявляется в случаях, когда метод измерений не позволяет полностью выделить элемент или когда наличие одного элемента мешает определению другого.
Что такое погрешность средств измерений?
Характеристики средств измерения
Погрешность средства измерений — это разность между показаниями СИ и истинным (действительным) значением измеряемой величины.
Чем характеризуется точность измерений?
То́чность измере́ний, точность результата измерения — близость измеренного значения к истинному значению измеряемой величины, Точность измерений описывает качество измерений в целом, объединяя понятия правильность измерений и прецизионность измерений,
Какие бывают метрологические характеристики?
Метрологические характеристики, устанавливаемые НД, называют нормируемыми метрологическими характеристиками. Все метрологические свойства СИ можно разделить на две группы: свойства, определяющие область применения СИ; свойства, определяющие точность (правильность и прецизионность) результатов измерения.
Какие характеристики СИ Несколько относятся к метрологическим характеристикам?
К метрологическим характеристикам относят функцию преобразования, погрешность средства измерений, чувствительность, цену деления шкалы, порог чувствительности, диапазон измерений, вариацию показаний и др.
Какие факторы влияют на погрешность измерения?
Измерение физических величин основано на том, что физика исследует объективные закономерности, которые происходят в природе. Найти значение физической величины — умножить конкретное число на единицу измерения данной величины, которая стандартизирована ( эталоны ).
расположение наблюдателя относительно измерительного прибора: если на линейку смотреть сбоку, погрешность измерений произойдёт по причине неточного определения полученного значения;деформация измерительного прибора: металлические и пластиковые линейки могут изогнуться, сантиметровая лента растягивается со временем;несоответствие шкалы прибора эталонным значениям: при множественном копировании эталонов может произойти ошибка, которая будет множиться;физический износ шкалы измерений, что приводит к невозможности распознавания значений.
Рассмотрим на примере измерения длины бруска линейкой с сантиметровой шкалой. Рис. \(1\). Линейка и брусок Внимательно рассмотрим шкалу. Расстояние между двумя соседними метками составляет \(1\) см. Если этой линейкой измерять брусок, который изображён на рисунке, то правый конец бруска будет находиться между \(9\) и \(10\) метками.
- У нас есть два варианта определения длины этого бруска. \(1\).
- Если мы заявим, что длина бруска — \(9\) сантиметров, то недостаток длины от истинной составит более половины сантиметра (\(0,5\) см \(= 5\) мм). \(2\).
- Если мы заявим, что длина бруска — \(10\) сантиметров, то избыток длины от истинной составит менее половины сантиметра (\(0,5\) см \(= 5\) мм).
Погрешность измерений — это отклонение полученного значения измерения от истинного. Погрешность измерительного прибора равна цене деления прибора. Для первой линейки цена деления составляет \(1\) сантиметр. Значит, погрешность этой линейки \(1\) см. Если нам необходимо произвести более точные измерения, то следует поменять линейку на другую, например, с миллиметровыми делениями. Рис. \(2\). Деревянная линейка Если же необходимы ещё более точные измерения, то нужно найти прибор с меньшей ценой деления, например, штангенциркуль. Существуют штангенциркули с ценой деления \(0,1\) мм и \(0,05\) мм, Рис. \(3\). Штангенциркуль На процесс измерения влияют следующие факторы: масштаб шкалы прибора, который определяет значения делений и расстояние между ними; уровень экспериментальных умений. Считается, что погрешность прибора превосходит по величине погрешность метода вычисления, поэтому за абсолютную погрешность принимают погрешность прибора.
Как определяется погрешность средства измерений и от чего она зависит?
Инструментальная погрешность — составляющая погрешности измерения, зависящая от погрешностей применяемых средств. Эти погрешности определяются качеством изготовлении самих измерительных приборов. Погрешность метода измерения — составляющая погрешности измерения, вызванная несовершенством метода измерений.
Чем характеризуется измерения?
Качество измерений характеризуется точностью, достоверностью, правильностью, сходимостью, воспроизводимостью и погрешностью измерений. Точность – это качество измерений, отражающее близость их результатов к истинному значению измеряемой величины. Высокая точность измерений соответсвует малым погрешностям как систематическим, так и случайным.
- Точность количественно оценивают обратной величиной модуля относительной погрешности.
- Напремер, если погрешность измерений равна 0,05%, то точность будет равна 1/0,0005 = 2000.
- Достоверность измерений характеризует степень доверия к результатам измерений.
- Достоверность оценки погрешностей определяют на основе законов теории вероятностей и математической статистики.
Это дает возможность для каждого конкретного случая выбирать средства и методы измерений, обеспечивающие получение результата, погрешности которого не превышают заданных границ. Правильность измерений – качество измерений, отражающее близость к нулю систематических погрешностей в результатах измерений.
- Сходимость – качество измерений, отражающее близость друг к другу результатов измерений, выполняемых в одинаковых условиях.
- Сходимость измерений отражает влияние случайных погрешностей.
- Воспроизводимость – это такое качество измерений, которое отражает близость друг к другу результатов измерений, выполняемых в различных условиях (в различное время, в различных местах, разными методами и средствами).
Погрешность измерения – отклонение результата измерения от истинного (действительного) значения измеряемой величины. Погрешность измерений представляет собой сумму ряда составляющих, каждая из которых имеет свою причину. Можно выделить слудующие группы причин возникновения погрешностей:
неверная настройка средства измерений или смещение уровня настройки во время эксплуатации; неверная установка объекта измерения на измерительную позицию; ошибки в процессе получения, преобразования и выдачи информации в измерительной цепи средства измерений; внешние воздействия на средство и объект измерений (изменение температуры и давления, влияние электрического и магнитного полей, вибрация и т.п.); свойства измеряемого объекта; квалификация и состояние оператора.
Анализируя причины возникновения погрешностей, необходимо в первую очередь выявить те из них, которые оказывают существенное влияние на резульат измерения. Анализ должен проводится в определенной последовательности.
Как подразделяются погрешности по характеру проявления?
3. По характеру проявления разделяют систематические, случайные и грубые погрешности. — Грубой погрешностью измерений (промахом) называют погрешность измерения, существенно превышающую ожидаему при данных условиях погрешность. Они возникают, как правило из-за ошибок или неправильных действий оператора (неверный отсчет, ошибка в записях или вычислениях, неправильное включение СИ и др.).
- Возможной причиной промаха могут быть сбои работе технических средств, а также кратковременные резкие из менения условий измерений.
- Естественно, что грубые погрешности должны быть обнаружены и исключены из ряда измерений.
- Более содержательно деление на систематические и случайные погрешности.
- Систематическая погрешность измерения — составляющая погрешности измерения, остающаяся постоянной или же закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же величины.
Систематические погрешности подлежат исключению насколько возможно, тем или иным способом. Наиболее известный из них — введение поправок на известные систематически погрешности. Однако полностью исключить систематическую погрешность практически невозможно, и какая-то ее небольшая часть остается и в исправленном (введением поправок) результате измерений.
- Эти остатки называются неисключенной систематической погрешностью (НСП).
- НСП — погрешность измерений, обусловленная погрешностями вычисления и введения поправок или же систематической погрешностью, на действие которой по правка не введена.
- Например, с целью исключения систематической погрешности, измерения, обусловленной нестабильностью функции npeoбpaзования аналитического прибора, периодически проводят его калибровку по эталонным мерам (поверочным газовым смесям или стандартным образцам).
Однако, несмотря на это, в момент измерения все равно будет некоторое отклонение действительной функции преобразования прибора от калибровочной зависимости, обусловленное погрешностью калибровки и дрейфом функции преобразования прибора за время, прошедшее после калибровки.
Погрешность измерения, обусловленная этим отклонением, является НСП. Случайной погрешностью измерения называется составляющая погрешности измерения, изменяющаяся случайным образом (по знаку и значению) при повторных измерениях одной и той же шпчины. Причины случайных погрешностей многообразны: шумы измерительного прибора, вариация его показаний, случайные колебания параметров электрической сети и условий измерений, погрешности округления отсчетов и многие другие.
В появлении таких погрешностей не наблюдается какой-либо закономерности, они проявляются при повторных измерениях одной и той же величины в виде разброса результатов измерений. Поэтому оценивание случайных погрешностей измерений возможно только на основе математической статистики (эта математическая дисциплина родилась как наука о методах обработки рядов измерений, отягощенных случайными погрешностями).
Как выражается погрешность?
Физические величины и погрешности их измерений — Задачей физического эксперимента является определение числового значения измеряемых физических величин с заданной точностью. Сразу оговоримся, что при выборе измерительного оборудования часто нужно также знать диапазон измерения и какое именно значение интересует: например, среднеквадратическое значение (СКЗ) измеряемой величины в определённом интервале времени, или требуется измерять среднеквадратическое отклонение (СКО) (для измерения переменной составляющей величины), или требуется измерять мгновенное (пиковое) значение.
При измерении переменных физических величин (например, напряжение переменного тока) требуется знать динамические характеристики измеряемой физической величины: диапазон частот или максимальную скорость изменения физической величины, Эти данные, необходимые при выборе измерительного оборудования, зависят от физического смысла задачи измерения в конкретном физическом эксперименте,
Итак, повторимся: задачей физического эксперимента является определение числового значения измеряемых физических величин с заданной точностью. Эта задача решается с помощью прямых или косвенных измерений, При прямом измерении осуществляется количественное сравнение физической величины с соответствующим эталоном при помощи измерительных приборов.
Отсчет по шкале прибора указывает непосредственно измеряемое значение. Например, термометр дает значения измеряемой температуры, а вольтметр – значение напряжения. При косвенных измерениях интересующая нас физическая величина находится при помощи математических операций над непосредственно измеренными физическими величинами (непосредственно измеряя напряжение U на резисторе и ток I через него, вычисляем значение сопротивления R = U / I ).
Точность прямых измерений некоторой величины X оценивается величиной погрешности или ошибки, измерений относительно действительного значения физической величины X Д, Действительное значение величины X Д (согласно РМГ 29-99 ) – это значение физической величины, полученное экспериментальным путем и настолько близкое к истинному значению, что в поставленной измерительной задаче может быть использовано вместо него.
Различают абсолютную (∆ X) и относительную (δ) погрешности измерений. Абсолютная погрешность измерения – это п огрешность средства измерений, выраженная в единицах измеряемой физической величины, характеризующая абсолютное отклонение измеряемой величины от действительного значения физической величины: ∆X = X – X Д,
Относительная погрешность измерения – это п огрешность измерения, выраженная отношением абсолютной погрешности измерения к действительному значению измеряемой величины. Обычно относительную погрешность выражают в процентах: δ = (∆X / Xд) * 100%, При оценке точности косвенных измерений некоторой величины X 1, функционально связанной с физическими величинами X 2, X 3,, X 1 = F (X 2, X 3, ), учитывают погрешности прямых измерений каждой из величин X 2, X 3, и характер функциональной зависимости F (),
Чем характеризуется результат измерения?
Результат измерения – именованное число, найденное путем измерения физической величины. ( Результат измерения может быть принят за действительное значение измеряемой величины). Погрешность измерения – отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины.
Какая характеристика качества измерений определяется величиной случайной погрешности?
Точность результата измерений (англ. accuracy of measurement) – одна из характеристик качества измерения, отражающая близость к нулю погрешности результата измерения. Примечание. Считают, что чем меньше погрешность измерения, тем больше его точность.
Что характеризует относительная погрешность?
При изготовлении стандартных образцов понятия абсолютной и относительной погрешности используют для определения и представления неточности результатов измерений. Погрешности измерения – отклонение результатов измерения от «истинного» значения измеряемой величины, возникающее из-за несовершенства результатов измерений.
Выразить погрешность измерения можно и в абсолютных и в относительных величинах. Абсолютная погрешность измерения – погрешность измерения, выраженная в единицах измеряемой величины. Если требуется смесь кислорода в азоте с концентрацией кислорода – 100 ppm, абсолютная по-грешность измерения также будет выражаться в ppm.
В случае с поверочными смесями чаще всего в абсолютная погрешность выражается %, ppm, или в мг/м3. Относительная погрешность — отношение абсолютной погрешности концентрации к действительному значению концентрации, выраженное в процентах. Действительное значение – значение, определенное прибором высокого класса точности, т.е.
