Обнаружение систематических погрешностей представляет собой сложную метрологическую задачу. Особенно трудно обнаружить постоянную систематическую погрешность.
Тем не менее известны способы и приемы обнаружения систематических погрешностей, которые могут быть условно разбиты на две группы: теоретические и экспериментальные.
Теоретические способы возможны и эффективны тогда, когда известно или может быть получено аналитическое выражение для искомой погрешности на основании определенной априорной информации.
Характерным примером является обнаружение и оценка методических погрешностей, которые возникают при введении различных упрощений, допущений (например, методическая погрешность измерения тока амперметром, напряжения вольтметром и т.п.).
Экспериментальные способы также предполагают наличие определенной априорной информации об исследуемых погрешностях, но эта информация носит лишь качественный характер. Обнаружение и оценка систематических погрешностей в таких случаях возможны после проведения специальных экспериментальных исследований и обработки их результатов.
Измерение значения величины, полученные при наличии систематических погрешностей, называют неисправленными. В отличие от исправленных (не содержащих систематических погрешностей), они обозначаются Х’1,…Х’n.
Если систематическая погрешность обнаружена и оценена, она может быть уменьшена или исключена из результатов измерений.
Это может осуществляться на всех этапах измерительного эксперимента:
- устранение источников систематических погрешностей до начала измерений (профилактика систематических погрешностей);
- исключение систематических погрешностей в процессе измерения с использованием специальных методов (экспериментальное исключение систематических погрешностей);
- внесение известных поправок в результат измерения (исключение систематических погрешностей математическим путем).
Устранение источников систематических погрешностей до начала измерений.
Этот способ исключения систематических погрешностей является наиболее рациональным, так как устранение источников систематических погрешностей существенно упрощает и ускоряет процесс измерения.
Способ может включать в себя:
- выбор таких методов, средств измерений, планов проведения экспериментов, которые обеспечивали бы минимальные систематические погрешности;
- тщательную установку нулевых показаний и калибровку средств измерений;
- прогрев средств измерений в течение времени, указанного в инструкции по эксплуатации;
- применение при сборке коротких соединительных проводов, а на сверхвысоких частотах – коаксиальных кабелей;
- применение в необходимых случаях экранирования и термостатирования;
- правильное размещение средства измерений (установка в рабочее положение, размещение вдали от источников тепла и электромагнитных полей и т.п.); применение только предварительно поверенных средств измерений и т.д.
Исключение систематических погрешностей в процессе измерений.
Этот способ является эффективным путем исключения ряда систематических погрешностей.
При этом нет необходимости применять какие-либо специальные установки и приспособления.
Как правило, это методы измерений, позволяющие не только исключать систематические погрешности, но и оценивать их.
Способ замещения, при котором измеряемый объект заменяется образцовой мерой, находящейся в тех же условиях, что и сам объект. Этот способ является одной из модификаций метода сравнения и поэтому широко применяется в измерительной практике, обеспечивая наиболее полную компенсацию постоянной систематической погрешности.
Способ компенсации погрешности по знаку, при котором измерения проводят дважды так, чтобы неизвестная по абсолютному значению, но известная по своей природе систематическая погрешность входила в результаты с противоположным знаком. Среднее значение не будет содержать погрешность. Этот способ используют для исключения только таких погрешностей, источники которых имеют направленное действие.
Способ симметричных наблюдений, при котором измерения проводят последовательно через одинаковые интервалы изменения аргумента и затем вычисляют средние арифметические симметрично расположенных наблюдений. Он используется для исключения прогрессирующей погрешности, которая изменяется по линейному закону, например, пропорционально времени.
Метод рандомизации
Эффективным способом уменьшения систематических погрешностей является их рандомизация, т.е. перевод в случайные.
Внесение известных поправок в результат измерения
После проведения измерений при их обработке могут быть исключены систематические погрешности с известными значениями и знаками.
Для этого в неисправленные результаты наблюдений вводятся поправки (q) или поправочные множители (η).
Поправка – это значение величины, одноименной с измеряемой, прибавляемое к полученному при измерении значению величины для исключения систематической погрешности.
Следовательно, поправка равна по абсолютному значению систематической погрешности, но противоположна ей по знаку:
(4.6)
где - неисправленный результат измерения, т.е. содержащий систематическую погрешность.
Поправочный множитель – число, на которое умножают измеренное значение величины с целью исключения систематической погрешности:
(4.7)
Поправки исключают аддитивную погрешность, а поправочные множители – мультипликативную.
Поправка или поправочный множитель могут быть определены экспериментально, например, при поверке СИ или в результате специальных исследований.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему