Похибки вимірювань фізичних величин - що це таке
При виборі вимірювального обладнання завжди стоїть типова задача - кількісно описати задачу вимірювання: що потрібно вимірювати і з якою точністю? Питання про реально необхідної точності вимірювань завжди є ключовим питанням. визначальним ціну обладнання, оскільки ця ціна (ціна повного технічного рішення) різко залежить від необхідної точності вимірювань.
Фізичні величини та похибки їх вимірювань
Завданням фізичного експерименту є визначення числового значення вимірюваних фізичних величин з заданою точністю.
Відразу обмовимося, що при виборі вимірювального обладнання часто потрібно також знати діапазон виміру і яке саме значення цікавить: наприклад, середньоквадратичне значення (СКЗ) вимірюваної величини в певному інтервалі часу, або потрібно вимірювати середньоквадратичне відхилення (СКО) (для вимірювання змінної складової величини), або потрібно вимірювати миттєве (пікове) значення. При вимірюванні змінних фізичних величин (наприклад, напруга змінного струму) потрібно знати динамічні характеристики вимірюваної фізичної величини: діапазон частот або максимальну швидкість зміни фізичної величини. Ці дані, необхідні при виборі вимірювального обладнання, залежать від фізичного змісту задачі вимірювання в конкретному фізичному експерименті.
Отже, повторимося: завданням фізичного експерименту є визначення числового значення вимірюваних фізичних величин з заданою точністю. Це завдання вирішується за допомогою прямих або косвеннихізмереній.
При прямому вимірі здійснюється кількісне порівняння фізичної величини з відповідним еталоном за допомогою вимірювальних приладів. Відлік за шкалою приладу вказує безпосередньо вимірюється значення. Наприклад, термометр дає значення вимірюваної температури, а вольтметр - значення напруги.
При непрямих вимірах цікавить нас фізична величина знаходиться за допомогою математичних операцій над безпосередньо вимірюваними фізичними величинами (безпосередньо вимірюючи напругу U на резисторі і ток I через нього, обчислюємо значення опору R = U / I).
Точність прямих вимірювань деякої величини X оцінюється величиною похибки або помилки, вимірювань щодо дійсного значення фізичної величини xд.
Справжнє значення величини xд (згідно РМГ 29-99) - це значення фізичної величини, отримане експериментальним шляхом і настільки близьке до істинного значення, що в поставленої вимірювальної задачі може бути використано замість нього.
Розрізняють абсолютну (ΔX) і відносну (δ) похибки вимірювань.
Абсолютна похибка ізмеренія- це п огрешностей кошти вимірів, виражена в одиницях вимірюваної фізичної величини. характеризує абсолютне відхилення вимірюваної величини від дійсного значення фізичної величини: ΔX = X-xд.
Відносна похибка ізмеренія- це п огрешностей вимірювання, виражена відношенням абсолютної похибки вимірювання до дійсного значення вимірюваної величини. Зазвичай відносну похибку виражають у відсотках: δ = (ΔX / Xд) * 100%.
При оцінці точності непрямих вимірювань деякої величини X1. функціонально пов'язаної з фізичними величинами X2. X3, ..., X1 = F (X2, X3. ...). враховують похибки прямих вимірювань кожної з величин X2. X3, ... і характер функціональної залежності F (). Наводимо нижче приклади обчислення похибки непрямого вимірювання для чотирьох найбільш типових функціональних залежностей.
Абсолютна похибка непрямого вимірювання фізичної величини X1
Наведемо коротке визначення деяких інших похибок засобів вимірювань, згідно РМГ 29-99:
- Похибка засоби вимірювань - різниця між показанням засоби вимірювань і істинним (дійсним) значенням вимірюваної фізичної величини.
- Систематична похибка засобу вимірювань - складова похибки засобу вимірювань, яка приймається за постійну або закономірну змінюється.
- Випадкова похибка засобу вимірювань - складова похибки засобу вимірювань, що змінюється випадковим чином.
- Наведена похибка засобу вимірювань - відносна похибка, виражена відношенням абсолютної похибки засобу вимірювань до умовно прийнятого значення величини, постійного у всьому діапазоні вимірювань або в частині діапазону.
- Основна похибка засобу вимірювань - похибка засобу вимірювань, що застосовується в нормальних умовах.
- Додаткова похибка засобу вимірювань - складова похибки засобу вимірювань, що виникає додатково до основної похибки внаслідок відхилення будь-якої з впливають величин від нормального її значення або внаслідок її виходу за межі нормальної області значень.
- Стабільність засобу вимірювань - якісна характеристика кошти вимірів, що відбиває незмінність у часі його метрологічних характеристик (як кількісної оцінки стабільності служить нестабільність кошти вимірів).
- Нестабільність кошти вимірів - зміна метрологічних характеристик засобу вимірювань за встановлений інтервал часу.
- Клас точності засобів вимірювань - узагальнена характеристика даного типу засобів вимірювальної техніки, як правило, відображає рівень їх точності, що виражається межами допустимих основної та додаткових похибок, а також іншими характеристиками, що впливають на точність.
117105, Київ, Варшавське шосе, д. 5, корп. 4, стор. 2
Швидкі посилання
Більше 3000 клієнтів вУкаіни вже використовують електронне обладнання
L-CARD для вирішення широкого спектра науково-дослідних і виробничих завдань. Ми раді допомогти Вам на будь-якому етапі створення електронного вироби: від розробки і виробництва до післягарантійної підтримки.