ВВЕДЕНИЕ. Национальный исследовательский технологический университет

Национальный исследовательский технологический университет

МИСиС

Институт новых материалов и нанотехнологий

Кафедра материаловедения полупроводников и диэлектриков

Домашнее задание

Обработка результатов Прямых и косвенных измерений

по курсу

Метрология, стандартизация и технические измерения

ЦЕЛЬ

Содействие формированию компетенций:

- Оценивать погрешности результатов измерений

- Составлять отчетные материалы по результатам измерений в соответствии с требованиями нормативных документов

ВВЕДЕНИЕ

Численное значение физической величины (ФВ) можно получить в результате ее измерения.

Во всех случаях проведения измерений независимо от измеряемой величины, метода и средства измерений есть общее, что составляет основу измерений – это сравнение опытным путем данной величины с другой, подобной ей, принятой за единицу.

Существует несколько видов измерений. При их классификации исходят из:

- характера зависимости измеряемой величины от времени;

- способа получения результатов;

- условий, определяющих точность результата измерений;

- способов выражения результатов

По способу получения результатов измерения делятся на прямые, косвенные, совокупные и совместные.

Прямые измерения – измерения, при которых искомое значение ФВ получают непосредственно из опытных данных.

Косвенные измерения – измерения, при которых искомое значение ФВ находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям.

Совокупные – осуществляются путем одновременного измерения нескольких одноименных величин, при которых искомое значение находят решением системы уравнений, получаемых в результате прямых измерений различных сочетаний этих величин.

Совместные – производимые одновременно (прямые и косвенные) измерения двух или нескольких неодноименных величин. Цель этих измерений – нахождение функциональной связи между величинами.

Основными характеристиками измерений являются принцип, метод и погрешность измерений.

Принцип измерений – физическое явление или эффект, положенный в основу измерений.

Метод измерений – прием или совокупность приемов сравнения измеряемой ФВ с ее единицей в соответствии с реализованным принципом.

В соответствии с РМГ 29-99 различают следующие методы измерений:

1. Метод непосредственной оценки, при котором значение величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора. Например, измерение давления пружины манометром, массы – на весах, силы электрического тока – амперметром.

2. Метод сравнения с мерой, где измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. Например, измерение массы на рычажных весах с уравновешиванием гирей, измерение напряжения постоянного тока на компенсаторе сравнением с ЭДС параллельного элемента.

3. Метод дополнения, если значение измеряемой величины дополняется мерой этой же величины с таким расчетом, чтобы на прибор сравнения воздействовала их сумма, равная заранее известному значению.

4. Дифференциальный метод характеризуется измерением разности между измеряемой величиной и известной величиной, воспроизводимой мерой.

5. Нулевой метод аналогичен дифференциальному, но разность между измеряемой величиной и мерой сводится к нулю.

6. Метод замещения – метод сравнения с мерой, в которой измеряемую величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой. Например, взвешивание с поочередным помещением измеряемой массы и гирь на одну и ту же чашку весов.

7. Метод совпадений – разновидность метода сравнения с мерой, при проведении измерений разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, измеряют, используя, совпадение отметок шкал или периодических сигналов.

Известно, что результаты отдельных измерений физической величины отличаются друг от друга и, следовательно, содержат ошибки. Задачей математической обработки результатов эксперимента является оценка истинного значения измеряемой величины по получаемым экспериментальным результатам, т.е. вычисление приближенного значения величины с возможно меньшей погрешностью.

Погрешностью измерения называется разность между результатом измерения и истинным значением измеряемой величины.

Под истинным значением ФВ понимается значение, которое идеальным образом отражало бы в качественном и количественном отношениях соответствующие свойства объекта.

Поскольку истинное значение есть идеальное значение, то в качестве наиболее близкого к нему используют действительное значение, найденное экспериментальным методом, например с помощью более точных СИ.

Изложенное позволяет сформулировать основные постулаты метрологии.

- Истинное значение определяемой величины существует, и оно постоянно.

- Истинное значение измеряемой величины отыскать невозможно. Отсюда следует, что результат измерения, как правило, математически связан с измеряемой величиной вероятностной зависимостью.

При практическом использовании тех или иных измерений важно оценить их точность. Термин «точность измерений», т.е. степень близости результатов измерения к некоторому действительному значению, не имеет строгого определения и используется для качественного сравнения измерительных операций. Для количественной оценки используют понятие «погрешность измерений» (чем меньше погрешность, тем выше точность). Оценка погрешности измерений – одно из важнейших мероприятий по обеспечению единства измерений. В зависимости от характера проявления, причин возникновения и возможностей устранения различают 3 вида погрешностей измерения:

1 Случайные погрешности – изменяются при повторных измерениях одного и того же параметра случайным образом.

2 Грубые погрешности (промахи) – возникают из-за ошибочных действий оператора, неисправности СИ или резких изменений условий измерений. Как правило, грубые погрешности выявляются в результате обработки результатов измерений с помощью специальных критериев.

3 Систематические погрешности – остаются постоянными или закономерно изменяются при повторных измерениях одного и того же параметра.

Случайные погрешности нельзя исключить полностью, но их влияние можно уменьшить путем обработки результатов измерений.

Для уменьшения случайной погрешности есть два пути: повышение точности измерений и увеличение числа измерений. Уменьшать случайную составляющую погрешности целесообразно лишь до тех пор, пока общая погрешность измерений не будет полностью определяться систематической составляющей.

Как правило, считают, что систематические погрешности могут быть обнаружены и исключены. Однако в реальных условиях полностью исключить систематическую составляющую погрешности невозможно. То есть, в принципе, систематическая погрешность тоже случайна, и указанное деление обусловлено лишь установившимися традициями обработки и представления результатов измерений.

Поиск по сайту: