Błędy to odchylenia wyników pomiarów od rzeczywistej wartości wielkości. Rzeczywistą wartość można ustalić jedynie wykonując liczne pomiary. W praktyce jest to niemożliwe do zrealizowania.
W przypadku analizy odchyleń, wartość najbliższa wartości rzeczywistej jest uważana za rzeczywistą wartość zmierzonej wartości. Uzyskuje się go za pomocą precyzyjnych przyrządów i metod pomiarowych. Dla wygody pomiarów, aby zapewnić możliwość wyeliminowania odchyleń, stosuje się różne klasyfikacje błędów. Rozważ główne grupy.
Metoda wypowiedzi
Jeśli na tej podstawie zaklasyfikujemy błędy przyrządów pomiarowych, możemy wyróżnić:
- Odchylenia absolutne. Są one wyrażone w jednostkach mierzonej wielkości.
- Odchylenie względne. Wyraża się on stosunkiem błędu bezwzględnego do wyniku pomiaru lub rzeczywistej wartości mierzonej wielkości.
- Zredukowane odchylenie. Jest to wyrażony względny błądstosunek bezwzględnego odchylenia przyrządu pomiarowego do wartości przyjętej jako stały wskaźnik w całym zakresie odpowiedniego pomiaru. Jego wybór opiera się na GOST 8.09-84.
Dla wielu przyrządów pomiarowych ustalana jest klasa dokładności. Podany błąd jest wprowadzany, ponieważ wartość względna charakteryzuje odchylenie tylko w określonym punkcie skali i zależy od parametru wartości mierzonej.
Warunki i źródła
Rozróżnia się główne i dodatkowe odchylenia w klasyfikacji błędów według tych kryteriów.
Pierwsze to błędy przyrządów pomiarowych w normalnych warunkach użytkowania. Główne odchylenia wynikają z niedoskonałości funkcji konwersji, niedoskonałości właściwości urządzeń. Odzwierciedlają różnicę między rzeczywistą funkcją konwersji urządzenia w normalnych warunkach a nominalną (ustanowioną w dokumentach prawnych (warunki techniczne, normy itp.)).
Dodatkowe błędy występują, gdy wartość odbiega od wartości normy lub z powodu wyjścia poza granice znormalizowanego obszaru.
Normalne warunki
Następujące normalne parametry są zdefiniowane w dokumentacji normatywnej:
- Temperatura powietrza 20±5 st.
- Wilgotność względna 65±15%.
- Napięcie sieciowe 220±4, 4 V.
- Częstotliwość zasilania 50±1Hz.
- Brak pól magnetycznych i elektrycznych.
- Pozycja pozioma urządzenia z odchyleniem ±2 stopnie.
Klasa dokładności
Granice tolerancji odchyleń można wyrazić w postaci błędu względnego, bezwzględnego lub zredukowanego. Aby móc wybrać najbardziej odpowiednie narzędzie pomiarowe, dokonuje się porównania według ich ogólnej charakterystyki - klasy dokładności. Z reguły jest to granica dopuszczalnych odchyleń podstawowych i dodatkowych.
Klasa dokładności pozwala zrozumieć granice błędów tego samego typu przyrządów pomiarowych. Nie można go jednak traktować jako bezpośredniego wskaźnika dokładności pomiarów wykonywanych przez każdy taki przyrząd. Faktem jest, że inne czynniki (warunki, metoda itp.) również wpływają na klasyfikację błędów pomiarowych. Ta okoliczność musi być wzięta pod uwagę przy wyborze przyrządu pomiarowego w zależności od dokładności określonej dla eksperymentu.
Wartość klasy dokładności jest odzwierciedlona w warunkach technicznych, normach lub innych dokumentach prawnych. Wymagany parametr jest wybierany ze standardowego zakresu. Na przykład w przypadku urządzeń elektromechanicznych za normatywne uważa się następujące wartości: 0, 05, 0, 1, 0, 2 itd.
Znając wartość klasy dokładności narzędzia pomiarowego, możesz znaleźć dopuszczalną wartość odchyłki bezwzględnej dla wszystkich części zakresu pomiarowego. Wskaźnik jest zwykle nakładany bezpośrednio na skalę urządzenia.
Natura zmiany
Ta funkcja jest używana do klasyfikacji błędów systematycznych. Te odchylenia pozostająstały lub zmienia się zgodnie z określonymi wzorcami podczas wykonywania pomiarów. Przydziel w tej klasyfikacji i rodzaje błędów, które mają charakter systematyczny. Należą do nich: odchylenia instrumentalne, subiektywne, metodologiczne i inne.
Jeżeli błąd systematyczny zbliża się do zera, taka sytuacja jest nazywana poprawnością.
W klasyfikacji błędów pomiarowych w metrologii wyróżnia się również odchylenia losowe. Nie można przewidzieć ich wystąpienia. Błędy losowe nie są rozliczane; nie można ich wykluczyć z procesu pomiarowego. Błędy losowe mają istotny wpływ na wyniki badań. Odchylenia można zredukować poprzez powtarzane pomiary z późniejszą obróbką statystyczną wyników. Innymi słowy, średnia wartość uzyskana z wielokrotnych manipulacji będzie bliższa rzeczywistemu parametrowi niż uzyskana z pojedynczego pomiaru. Gdy odchylenie losowe jest bliskie zeru, mówi się o zbieżności wskaźników urządzenia pomiarowego.
Kolejna grupa błędów w klasyfikacji - chybienia. Wiążą się one z reguły z błędami popełnionymi przez operatora lub niewyjaśnionym wpływem czynników zewnętrznych. Błędy są zazwyczaj wykluczane z wyników pomiarów, nie są brane pod uwagę przy przetwarzaniu otrzymanych danych.
Zależność od wielkości
Odchylenie może nie zależeć od mierzonego parametru lub być do niego proporcjonalne. W związku z tym w klasyfikacji błędów metrologicznych, addytywnych iodchylenia multiplikatywne.
Te ostatnie są również nazywane błędami wrażliwości. Odchylenia addytywne zwykle pojawiają się z powodu odbioru, wibracji podpór, tarcia i hałasu. Błąd wielokrotny związany jest z niedoskonałością regulacji poszczególnych części przyrządów pomiarowych. To z kolei może być spowodowane różnymi przyczynami, w tym fizycznym i przestarzałym sprzętem.
Normalizacja charakterystyk
Przeprowadza się to w zależności od tego, które odchylenie jest znaczące. Jeśli błąd addytywny jest znaczący, granicę normalizuje się w postaci zmniejszonego odchylenia, jeśli jest mnożnikowy, stosuje się wzór na względną wielkość zmiany.
Jest to metoda normalizacyjna, w której oba wskaźniki są współmierne, to znaczy granica dopuszczalnej różnicy głównej jest wyrażona we wzorze dwuokresowym. Dlatego wskaźnik klasy dokładności składa się również z 2 liczb c i d w procentach, oddzielonych ukośnikiem. Na przykład 0,2/0,01. Pierwsza liczba odzwierciedla błąd względny w normalnych warunkach. Drugi wskaźnik charakteryzuje jego wzrost wraz ze wzrostem wartości X, tj. odzwierciedla wpływ błędu addytywnego.
Dynamika zmian mierzonego wskaźnika
W praktyce stosowana jest klasyfikacja błędów, odzwierciedlająca charakter zmian mierzonej wielkości. Polega na rozdzieleniu odchyleń:
- Do statyki. Takie błędy powstają przy pomiarach wolno zmieniających się lubw ogóle się nie zmienia.
- Dynamiczny. Pojawiają się podczas pomiaru wielkości fizycznych, które szybko zmieniają się w czasie.
Odchylenie dynamiczne wynika z bezwładności urządzenia.
Cechy szacowania odchyleń
Nowoczesne podejścia do analizy i klasyfikacji błędów opierają się na zasadach zapewniających spełnienie wymagań dotyczących jednolitości pomiarów.
Aby osiągnąć cele oceny i badań, odchylenie jest opisywane za pomocą modelu (losowego, instrumentalnego, metodologicznego itp.). Definiuje cechy, które można wykorzystać do ilościowego określenia właściwości błędu. W trakcie przetwarzania informacji konieczne jest znalezienie oszacowań takich cech.
Model jest wybierany z uwzględnieniem danych o jego źródłach, w tym uzyskanych podczas eksperymentu. Modele dzielą się na niedeterministyczne (losowe) i deterministyczne. Te ostatnie, odpowiednio, są odpowiednie dla systematycznych odchyleń.
Ogólny model błędu losowego to wartość, która implementuje funkcję rozkładu prawdopodobieństwa. Charakterystyki odchylenia w tym przypadku podzielone są na przedział i punkt. Przy opisie błędu wyników pomiarów stosuje się zwykle parametry interwałowe. Oznacza to, że granice, w których można zlokalizować odchylenie, są określone jako odpowiadające określonemu prawdopodobieństwu. W takiej sytuacji granice nazywamy ufnością, a prawdopodobieństwo odpowiednio ufnością.
Charakterystyki punktowe są używane w przypadkach, gdy nie ma potrzeby lub możliwości oszacowania granic ufności odchylenia.
Zasady oceny
Przy wyborze szacunków odchyleń stosuje się następujące zapisy:
- Charakteryzujemy indywidualne parametry i właściwości wybranego modelu. Wynika to z faktu, że modele odchyleń mają złożoną strukturę. Do ich opisu wykorzystuje się wiele parametrów. Ich ustalenie jest często bardzo trudne, aw niektórych sytuacjach wręcz niemożliwe. Ponadto w wielu przypadkach pełny opis modelu zawiera zbędną informację, natomiast znajomość poszczególnych cech wystarczy do realizacji zadań i osiągnięcia celów eksperymentu.
- Szacunki odchyleń są określane w przybliżeniu. Dokładność charakterystyk jest zgodna z celem pomiarów. Wynika to z faktu, że błąd charakteryzuje jedynie strefę niepewności wyniku i jego ostateczna dokładność nie jest potrzebna.
- Odchylenie lepiej wyolbrzymiać niż niedoceniać. W pierwszym przypadku jakość pomiaru ulegnie pogorszeniu, w drugim prawdopodobna jest całkowita deprecjacja uzyskanych wyników.
Oszacuj błędy przed lub po pomiarze. W pierwszym przypadku nazywa się to a priori, w drugim a posteriori.
