2.1.2 Погрешности измерений
При проведении измерений необходимо оценить действительные значения измеряемых величин. Однако, вследствие ограниченной точности любых средств и методов измерений, нельзя сделает это абсолютно точно.
Возможно только асимптотическое приближение к истинному значению тот или иной величины.В таком случае, что следует принимать за действительное измеряемое значение тот или иной величины? Согласно стандарту за действительное значение величины следует принимать такое её значение, которое получено с максимальной практически достижимой точностью. В общем случае результат любого измерения величины представляет собой сумму:
, (2.4)
где результат измерения; действительное значение величины; погрешность.
Таким образом, погрешность определяется как разница между результатом измерения и истинным значением величины. Например, если измеренное значение температуры газа на выходе из барабанной сушилки 81,5оС, а истинное значение 81оС, то погрешность измерения составляет:
= 81,5 – 81 = 0,5оС.
Для определения действительного значения измеряемой величины в результат измерения вводится поправка, равная погрешности измерения с обратным знаком. В приведённом примере = -0,5, поэтому истинное значение определяется как:
81,5 – 0,5 = 81оС.
Причины возникновения погрешностей бывают методические, инструментальные и субъективные.
Методические погрешности являются следствием неточности метода измерения или расчётной формулы, положенной в основу создания прибора. Методические погрешности могут быть также обусловлены тем, что принципиальная схема прибора не обеспечивает точного воспроизведения функциональной зависимости, связывающей измеряемую величину с той, на которую действительно реагирует чувствительный элемент прибора.
В качестве примера методических погрешностей можно привести ошибки, возникающие при определении гидравлического сопротивления трубопровода с помощью расчётных формул при подстановке в них измеренных значений расходов и давлений по длине трубопровода. В зависимости от выбора той или иной расчётной формулы будут получены различные методические погрешности.
Инструментальные погрешности является следствием недостатков конструкции прибора, несоблюдением технологии его изготовления и неточности изготовления деталей прибора, неточности сборки и регулирования прибора, а также вследствие его износа и старения.
Инструментальные погрешности подразделяются на такие основные группы: погрешности шкалы, погрешности трения, погрешности из-за наличия зазоров, погрешности остаточной деформации (гистерезиса).
Погрешности шкалы возникают вследствие неточного регулирования механизма, из-за неточной градуировки шкалы или из-за неточной установки шкалы и стрелки при сборке прибора.
Погрешности трения обусловлены силами трения, возникающими в опорах и подвижных соединениях.
Погрешности из-за наличия зазоров возникают в тех случаях, когда зазоры в опорах и подвижных соединениях не выбираются пружинами. Эти погрешности при статических измерениях могут проявляться в виде изменчивости показаний прибора. Для устранения этих погрешностей зазоры по возможности уменьшают и применяют пружины, которые выбирают зазоры.
Погрешности остаточной деформации (гистерезиса) проявляются в том, что подвижная система не возвращается в исходное положение после прекращения действия измеряемой величины, или значение измеряемой величины не совпадают при отсчётах на одних и тех же отметках шкалы при росте и убывании показаний прибора.
Полностью устранить погрешности гистерезиса невозможно, поэтому их относят к допустимым погрешностям, величина которых устанавливается нормами. Устанавливают нормы на допустимое расхождение показаний прибора, а также на невозврат стрелки к нулю после снятия нагрузки.Инструментальные погрешности определяются экспериментально и заносятся в паспорт прибора. Определённые однажды они остаются неизменными в течение всего срока эксплуатации прибора. Поэтому, чтобы быть уверенным, что инструментальные погрешности находятся в допустимых пределах, необходимо осуществлять периодическую проверку приборов, то есть сравнивать показания рабочих приборов с образцовыми. Такую проверку следует выполнять даже в тех случаях, если прибор долгое время не эксплуатировался.
Субъективные погрешности - это те погрешности, которые зависят от индивидуальных особенностей исследователя. Эти погрешности зависят от индивидуальной оценки показаний прибора тем или иным наблюдателем, от его опытности, от положения наблюдателя относительно прибора.