<<
>>

4.1. Результат измерения и его характеристики

¦ Измерение — это 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 данной величины.

¦

Результат измерения представляет собой конечный продукт некоего производственного процесса, имеющего, как и любая другая продукция, свои показатели качества. Среди них важнейшим с учетом того, что речь идет об измерительном процессе, показателем качества является точность полученного результата.

Под точностью результата измерений понимают одну из его характеристик, отражающую близость к нулю погрешности.

Погрешность результата измерения — это отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины. Так как истинное значение может быть получено только в результате бесконечного процесса измерений и требует непрерывного совершенствования методов и средств измерений, то оно всегда остается неизвестным. В практических целях вместо ис-тинного значения используется действительное значение измеряемой величины, т.е. значение, полученное экспериментальным путем и настолько близкое к истинному, что в рамках поставленной измерительной задачи может быть использовано вместо него. Таким образом, погрешность измерения может быть выражена зависимостью:

Описание: http://library.tuit.uz/skanir_knigi/book/metrologiya_s/glav_4.files/image001.jpg

Значение АХ получило название абсолютной погрешности измерения. Абсолютная погрешность измерения выражена в единицах измеряемой величины. К сожалению, судить по значению абсолютной погрешности о качестве измерения нельзя. Действительно, если известно, что погрешность измерения составляет ± 1 мм, то оценить его качество затруднительно.

Необходимо сопоставить значение абсолютной погрешности и значение измеренной величины. Эта задача решается введением понятия относительной погрешности измерения. Относительная погрешность измерения рассчитывается как отношение абсолютной погрешности к действительному (или измеренному) значению величины. Относительную погрешность выражают в долях единицы или в процентах в соответствии с зависимостью:

Описание: http://library.tuit.uz/skanir_knigi/book/metrologiya_s/glav_4.files/image002.jpg

По закономернорти появления погрешности делятся на систематические и случайные. При этом, как правило, самостоятельного значения они не имеют, а рассматриваются в качестве составляющих собственно погрешности измерения.

¦ Систематической погрешностью измерения называется составляющая погрешности результата измерения, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же физической величины. ¦

Рекомендациями МИ 1317—04 «ГСИ. Результаты и характеристики погрешности измерений. Формы представления. Способы использования при испытаниях образцов и контроле их параметров» установлено, что в качестве характеристик систематической погрешности измерения целесообразно использовать среднее квадратическое отклонение неисключенной систематической составляющей или границы, в которых неисключенная систематическая составляющая находится с заданной вероятностью (в том числе и с вероятностью, равной единице). Первая характеристика получила название точечной; вторая — интервальной. При проведении измерений принято вводить поправки в результаты и исключать систематическую составляющую. Однако всегда остаются погрешности вычисления и погрешности в определении значения самих поправок, а также систематические составляющие, ввести поправки на величину которых не представляется возможным ввиду их малости. Поэтому считается, что результат всегда содержит систематическую составляющую погрешности измерения, которую называют неисключенной.

¦ Случайной погрешностью измерения называется составляющая погрешности, изменяющаяся случайным образом (по знаку и значению) при повторных измерениях одной и той же физической величины, проведенных с одинаковой тщательностью. ¦

В качестве характеристик случайной составляющей погрешности используются ее среднее квадратическое отклонение и (при необходимости) нормализованная автокорреляционная функция.

Для характеристики погрешности измерений кроме характеристик случайной и систематической составляющих используются среднее квадратическое отклонение и границы, в пределах которых погрешность измерений находится с заданной вероятностью. Точечные характеристики рекомендуется использовать в случаях, когда результаты измерений (испытаний) используются совместно с другими результатами измерений, а также при расчетах погрешностей величин, функционально связанных с результатами измерений (например, результатов косвенных измерений). Интервальные характеристики используются для решения определенных технических задач. Если интервал ограничен наибольшим и наименьшим значениями погрешности измерений, а истинное значение погрешности находится внутри него с заданной вероятностью, то этот интервал называется доверительным интервалом, а вероятность — доверительной вероятностью.

В связи с тем, что истинное значение и измеряемой величины, и погрешности результата измерения неизвестны, а измерениям подвергаются все больше величин, для которых само определение «физическая величина» неприменимо, в последнее

время для оценки качества измерительной информации все чаще используется понятие «неопределенность измерений».

• Неопределенность измерений — параметр, связанный с результатом измерений и характеризующий рассеяние значений, которые можно приписать измеряемой величине. ¦

Этим параметром может быть среднее квадратическое отклонение (стандартное отклонение), число, кратное ему, или половина доверительного интервала. Неопределенность состоит, как правило, из многих составляющих.

Некоторые из этих составляющих могут быть оценены экспериментально определенными средними квадратическими отклонениями в статистически распределенной серии результатов измерений. Другие составляющие, которые также могут быть оценены стандартными отклонениями, базируются на данных эксперимента или другой информации. Структурно неопределенность результата измерения обычно состоит из нескольких составляющих, которые могут быть вызваны следующими причинами:

• неполным описанием (неточным определением) измеряемой величины;

• несовершенной реализацией описания (несовершенством выбранного метода измерения);

• неполным учетом влияющих величин и несовершенством методов их измерения;

• субъективными погрешностями оператора;

• конечной величиной разрешающей способности примененных средств измерений;

• неточными значениями констант и других параметров, полученных от внешних источников и используемых в алгоритме обработки результатов эксперимента, и др.

Эти составляющие определяют также и погрешность измерения. Еще раз отметим, что основное различие между неопределенностью и погрешностью состоит в представлении о существовании истинного значения. Если в начальный постулат заложено существование истинного значения, то это неизбежно приводит к определению погрешности измерения. Если существование истинного значения отрицается, то следствием является представление о неопределенности результата измерения.

Составляющие неопределенности по способу получения их численных значений подразделяются на две категории: А и В.

К категории А относят составляющие, численные значения которых получены на основе статистического анализа экспериментальных данных. Это стандартные отклонения (средние квадратические отклонения). При достаточно большом числе наблюдений данные оценки (среднее арифметическое значение и стандартное отклонение) являются наилучшими. Составляющие, относимые к категории В, оцениваются любым другим способом, кроме статистического анализа. Для их оценки используется аппарат субъективной теории вероятностей на основе априорной информации — справочных материалов, экспертных оценок, данных предварительных измерений и т.д.

<< | >>
Источник: Неизвестный. Метрология Стандартизация Сертификация. 2009

Еще по теме 4.1. Результат измерения и его характеристики:

  1. I. ПРИЕМЫ ИЗМЕРЕНИЙ И СТАТИСТИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ ОБРАБОТКИ ИХ РЕЗУЛЬТАТОВ В ПСИХОЛОГИЧЕСКОМ ИССЛЕДОВАНИИ
  2. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
  3. Занятие 9.3 ИЗМЕРЕНИЕ СИЛЫ МЫШЕЧНОГО НАПРЯЖЕНИЯ И СТАТИЧЕСКОЙ МЫШЕЧНОЙ ВЫНОСЛИВОСТИ
  4. Занятие 9.6 ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕНИ ПРОСТОЙ СЕНСОМОТОРНОЙ РЕАКЦИИ НА СВЕТОВОЙ И ЗВУКОВОЙ СИГНАЛЫ
  5. Г.П. Литвинцева КРИЗИС ИНВЕСТИЦИЙ КАК РЕЗУЛЬТАТ НЕСООТВЕТСТВИЯ СТРУКТУРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭКОНОМИКИ ЕЕ ИНСТИТУЦИОНАЛЬНОМУ УСТРОЙСТВУ
  6. ОШИБКА ИЗМЕРЕНИЯ
  7. 19.1. Основные характеристики ионизирующих излучений
  8. t. Общая характеристика и принципы управленияучреждением дополнительного образования детей
  9. 4.1. Основные понятия теории педагогических измерений
  10. Размерность пространства измерений, одномерные и многомерные конструкты, латентные переменные
  11. Надежность и валидность результатов педагогических измерений
  12. 3.4. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений
  13. 4.1. Результат измерения и его характеристики
  14. 4.2. Элементы теории вероятностей и характеристики распределения случайных величин
  15. 4.4. Общие требования к проведению измерений
  16. 4.6. Обработка результатов прямых однократных измерений
  17. 4.7. Обработка результатов прямых многократных измерений
  18. 4.8. Обработка результатов косвенных измерений
  19. 5.5. Международные метрологические организации и обеспечение единства измерений в зарубежных странах
  20. Классификация измерений и средств измерений