Точность измерений
помощью так называемых измерительных приборов постоянно возрастает с ростом науки (Измерения; Единицы мер - абсолютные системы). Она зависит теперь не только от тщательного приготовления приборов, но еще от нахождения новых принципов измерений. Так, напр., цвета тонких пластинок - явление интерференции света - позволяют измерить линейные величины, гораздо меньшие, чем самые точные винтовые микрометры. Болометр измеряет тепловые изменения во множестве случаев гораздо меньшие, чем те, которые доступны термомультипликатору. Можно сделать, однако, общее замечание, что новые методы измерения гораздо чаще ведут к увеличению точности определений весьма малых изменений
той или другой величины, чем к увеличению точности определения этой целой величины.
Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона. - С.-Пб.: Брокгауз-Ефрон . 1890-1907 .
Смотреть что такое "Точность измерений" в других словарях:
Точность измерений - Качество измерений, отражающее близость их результатов к истинному значению измеряемой величины Источник: ГОСТ 24846 81: Грунты. Методы измерения деформаций оснований зданий и сооружений …
Характеристика качества измерений, отражающая степень близости результатов измерений к истинному значению измеряемой величины. Чем меньше результат измерения отклоняется от истинного значения величины, т. е. чем меньше его погрешность, тем выше Т … Физическая энциклопедия
точность измерений - — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом EN accuracy of measurements …
точность измерений - поверка. поверять. прибор врет. см. показывать время … Идеографический словарь русского языка
ГОСТ Р ЕН 306-2011: Теплообменники. Измерения и точность измерений при определении мощности - Терминология ГОСТ Р ЕН 306 2011: Теплообменники. Измерения и точность измерений при определении мощности: 3.31 величина воздействия: Величина, не являющаяся предметом измерения, но способная влиять на получаемый результат. Определения термина из… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
точность результата измерений - точность измерений Одна из характеристик качества измерения, отражающая близость к нулю погрешности результата измерения. Примечание. Считают, что чем меньше погрешность измерения, тем больше его точность. [РМГ 29 99] Тематики метрология,… … Справочник технического переводчика
точность - 3.1.1 точность (accuracy): Степень близости результата измерений к принятому опорному значению. Примечание Термин «точность», когда он относится к серии результатов измерений, включает сочетание случайных составляющих и общей систематической… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Средства измерений степень совпадения показаний измерительного прибора с истинным значением измеряемой величины. Чем меньше разница, тем больше точность прибора. Точность эталона или меры характеризуется погрешностью или степенью… … Википедия
точность - Степень близости результата измерений к принятому опорному значению. Примечание. Термин «точность», когда он относится к серии результатов измерений (испытаний), включает сочетание случайных составляющих и общей систематической… … Справочник технического переводчика
точность средства измерений - точность Характеристика качества средства измерений, отражающая близость его погрешности к нулю. Примечание. Считается, что чем меньше погрешность, тем точнее средство измерений. [РМГ 29 99] Тематики метрология, основные понятия Синонимы точность … Справочник технического переводчика
Книги
- Физические основы измерений в технолог. пищевой и химической промышленности. Учебное пособие , Попов Геннадий Васильевич , Земсков Юрий Петрович , Квашнин Борис Николаевич Серия: Учебники для вузов. Специальная литература Издатель: Лань ,
- Физические основы измерений в технологиях пищевой и химической промышленности. Учебное пособие , Попов Геннадий Васильевич , Земсков Юрий Петрович , Квашнин Борис Николаевич , В настоящем пособии изложены краткие теоретические сведения о закономерностях измерений, измерительных системах, элементах физической картины мира, а также о принципах измерений на основе… Серия: Учебники для ВУЗов. Специальная литература Издатель:
Под качеством измерений понимают совокупность свойств, обусловливающих получение результатов с требуемыми точностными характеристиками и в необходимом виде.
Качество измерений характеризуется такими показателями, как точность, правильность, достоверность, сходимость и воспроизводимость результатов.
Точность измерения – качество измерения, отражающее близость его результата к истинному значению измеряемой величины. Количественно точность может быть выражена величиной, обратной относительной погрешности, взятой по модулю.
Правильность измерений – это характеристика качества измерений, отражающая близость к нулю систематической погрешности результатов измерений.
Достоверность измерений определяется степенью доверия к результату измерения и характеризуется вероятностью того, что истинное значение измеряемой величины находится в указанных пределах.
Сходимость результата измерений – характеристика качества измерений, отражающая близость друг к другу результатов измерений одной и той же величины, выполняемых повторно одними и теми же методами т средствами измерений и в одних и тех же условиях.
Воспроизводимость результатов измерений – характеристика качества измерений, отражающая близость друг к другу результатов измерений одной и той же величины, полученных в разных местах, разными методами и средствами измерений, разными операторами, но приведенных к одним и тем же условиям.
Классификация измерений
Измерения классифицируются по нескольким признакам.
а) По зависимости измеряемой величины от времени:
статические (измеряемая величина остается постоянной во времени в процессе измерения);
динамические (измеряемая величина изменяется в процессе измерения).
б) По сложившимся совокупностям измеряемых величин:
электрические ;
механические ;
теплотехнические ;
физико-химические ;
радиационные ;
и т.д .
в) По условиям, определяющим точность результата:
измерения максимально возможной точности , достижимой при современном уровне техники. Это измерения, связанные с созданием и воспроизведением эталонов, а также измерения универсальных физических констант;
контрольно-поверочные измерения , погрешности которых не должны превышать заданного значения. Такие измерения осуществляются государственными и ведомственными метрологическими службами;
технические измерения , в которых погрешность результата определяется характеристиками средств измерений. Технические измерения являются наиболее распространенными и выполняются во всех отраслях хозяйства и науки. К ним, в частности, относятся и технологические измерения.
г) По числу измерений (наблюдений), выполняемых для получения результата:
измерения с однократным наблюдением (обыкновенные );
измерения с многократными наблюдениями (статистические ).
Под наблюдением при измерении в данном случае понимают экспериментальную операцию, выполняемую в процессе измерения, в результате которой получают одно значение из группы значений величины, подлежащих совместной обработке для получения результатов измерения.
д) По способу получения результата (по виду уравнения измерения):
прямые измерения – измерения, при которых искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных. В процессе прямого измерения объект измерения приводится во взаимодействие со средством измерений и по показаниям последнего, отсчитывают значение измеряемой величины или указанные измерения умножаются на постоянный коэффициент для определения значения измеряемой величины. Математически прямое измерение можно описать выражением (2). Примером прямых измерений могут служить: измерение длины линейкой, массы с помощью весов, температуры термометром и т.д. К прямым измерениям относят измерения подавляющего большинства параметров химико-технологических процессов.
косвенные измерения - измерения, при которых искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям.
Примером косвенных измерений могут служить измерения: плотности однородного тела по его массе и объему, электрического сопротивления по падению напряжения и силе тока и т.д.
В современных микропроцессорных измерительных приборах очень часто вычисления искомой измеряемой величины производятся “внутри” прибора. Измерения, проводимые такого рода средствами измерений, относятся к прямым измерениям. К косвенным измерениям относятся только такие измерения, при которых расчет осуществляется в ручную или автоматически, но после получения результатов прямых измерений. При этом может быть учтена отдельно погрешность расчета.
совокупные измерения – проводимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомые значения величины находят решением системы уравнений, получаемых при прямых измерениях различных сочетаний этих величин.
Пример . Нахождение сопротивлений двух резисторов по результатам измерения их сопротивлений при последовательном и параллельном включении резисторов.
R2= (R 1 *R 2)/ (R 1 +R 2)
совместные измерения – проводимые одновременно измерения двух или нескольких не одноименных величин для нахождения зависимости между ними.
Например . При определении зависимости сопротивления резистора от температуры используют известное выражение:
где R t – сопротивление резистора при некоторой температуре t; R 20 – сопротивление резистора при температуре 20 о С; α и β – температурные коэффициенты. Искомые значения R 20 , α и β находят решением системы трех уравнений, составленной для трех различных значений температуры. Здесь сопротивление R t и температура t измеряются прямым способом.
Кроме приведенных выше признаков классификации измерений для конкретных случаев при необходимости могут быть использованы и другие. Например, измерения можно подразделить в зависимости от места выполнения на лабораторные и промышленные; в зависимости от процедуры выполнения во времени – на непрерывные и периодические; в зависимости от формы представления результатов – на абсолютные и относительные и т.д.
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ СЕРВИСА И ЭКОНОМИКИ
по дисциплине: «Метрология, стандартизация, сертификация»
на тему: «Погрешность измерений. Точность и достоверность результатов измерений»
Выполнила:
Курс: 3, заочное отделение
Специальность: Экономика и управление на предприятии (здравоохранения)
Санкт-Петербург, 2008
Введение 3
Погрешность измерений 4
Точность и достоверность результатов измерений 9
Заключение 11
Список использованной литературы 12
Введение
Метрология как наука и область практической деятельности человека зародилась в глубокой древности. На всем пути развития человеческого общества измерения были основой взаимоотношений людей между собой, с окружающими предметами, с природой. При этом вырабатывались определенные представления о размерах, формах, свойствах предметов и явлений, а также правила и способы их сопоставления.
С течением времени и развитием производства ужесточились требования к качеству метрологической информации, что привело в итоге к созданию системы метрологического обеспечения деятельности человека.
В данной работе мы рассмотрим одно из направлений метрологического обеспечения - метрологическое обеспечение деятельности по сертификации и стандартизации продукции в Российской Федерации.
Погрешность измерений
Метрология – наука об измерениях, методах средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.
Измерение – нахождение значения физической величины опытным путем с помощью спец тех средств.
Значение физической величины это - количественная оценка, т.е. число, выраженное в определенных единицах, принятых для данной величины. Отклонение результата измерения от истинного значения физической величины называют погрешностью измерения:
где А – измеренное значение, А0 – истинное.
Так как истинное значение неизвестно, то погрешность измерения оценивают исходя из свойств прибора, условий эксперимента, анализа полученных результатов.
Обычно объекты исследования обладают бесконечным множеством свойств. Такие свойства называют существенными или основными. Выделение существенных свойств называют выбором модели объекта. Выбрать модель - значит установить измеряемые величины, в качестве которых принимают параметры модели.
Идеализация, присутствующая при построении модели, обуславливает несоответствие между параметром модели и реальным свойством объекта. Это приводит к погрешности. Для измерений необходимо, чтобы погрешность была меньше допустимых норм.
Виды, методы и методики измерений.
В зависимости от способа обработки экспериментальных данных различают прямые, косвенные, совокупные и совместные измерения.
Прямые - измерение, при котором искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных (измерение напряжения вольтметром).
Косвенные - измерение, при котором искомое значение величины вычисляется по результатам прямых измерений других величин (коэффициент усиления усилителя вычисляют по измеренным значениям входного и выходного напряжений).
Результат, полученный в процессе измерения физической величины на некотором временном интервале - наблюдением. В зависимости от свойств исследуемого объекта, свойств среды, измерительного прибора и других причин измерения выполняют с однократным или многократным наблюдениями. В последнем случае для получения результата измерения требуется статистическая обработка наблюдений, а измерения называют статистическими.
В зависимости от точности оценки погрешности различают измерения с точным или с приближенным оцениванием погрешности. В последнем случае учитывают нормированные данные о средствах и приближенно оценивают условия измерений. Таких измерений большинство. Метод измерения – совокупность средств и способов их применения.
Числовое значение измеряемой величины определяют путем её сравнения с известной величиной - мерой.
Методика измерений - установленная совокупность операций и правил, выполнение которых обеспечивает получение результата измерений в соответствии с выбранным методом.
Измерение – единственный источник информации о свойствах физических объектов и явлений. Подготовка к измерениям включает:
· анализ поставленной задачи;
· создание условий для измерений;
· выбор средств и методов измерений;
· подготовку оператора;
· опробование средств измерений.
Достоверность результатов измерений зависит от условий, в которых выполнялись измерения.
Условия – это совокупность величин, влияющих на значение результатов измерения. Влияющие величины разделяются на следующие группы: климатические, электрические и магнитные (колебания электрического тока, напряжения в сети), внешние нагрузки (вибрации, ударные нагрузки, внешние контакты приборов). Для конкретных областей измерений устанавливают единые нормальные условия. Значение физической величины, соответствующее нормальному, называют номинальным. При выполнении точных измерений применяют специальные средства защиты, обеспечивающие нормальные условия.
Организация измерений имеет большое значение для получения достоверного результата. Это в значительной мере зависит от квалификации оператора, его технической и практической подготовки, проверки средств измерений до начала измерительного процесса, а также выбранной методики проведения измерений. Во время выполнения измерений оператору необходимо:
· соблюдать правила по технике безопасности при работе с измерительными приборами;
· следить за условиями измерений и поддерживать их в заданном режиме;
· тщательно фиксировать отсчеты в той форме, в которой они получены;
· вести запись показаний с числом цифр после запятой на две больше, чем требуется в окончательном результате;
· определять возможный источник систематических погрешностей.
Принято считать, что погрешность округления при снятии отсчета оператором не должна изменять последнюю значащую цифру погрешности окончательного результата измерений. Обычно ее принимают равной 10 % от допускаемой погрешности окончательного результата измерений. В противном случае число измерений увеличивают настолько, чтобы погрешность округления удовлетворяла указанному условию. Единство одних и тех же измерений обеспечивается едиными правилами и способами их выполнения.
Выполнение измерений.
Слагаемые делят на погрешность меры, погрешность преобразования, погрешность сравнения, погрешность фиксации результата. В зависимости от источника возникновения могут быть:
· погрешности метода (из-за неполного соответствия принятого алгоритма математическому определению параметра);
· инструментальные погрешности (из-за того, что принятый алгоритм не может быть точно реализован практически);
· внешние ошибки - обусловлены условиями, в которых проводятся измерения;
· субъективные ошибки - вносятся оператором (неправильный выбор модели, ошибки отсчитывания, интерполяции и т.д.).
В зависимости от условий применения средств выделяют:
· основную погрешность средства, которая имеет место при нормальных условиях (температура, влажность, атмосферное давление, напряжение питания и т.д.), оговоренных ГОСТ;
· дополнительную погрешность, которая возникает при отклонении условий от нормальных.
В зависимости от характера поведения измеряемой величины различают:
· статическую погрешность - погрешность средства при измерении постоянной величины;
· погрешность средства измерения в динамическом режиме. Она возникает при измерении переменной во времени величины, из-за того, что время установления переходных процессов в приборе больше интервала измерения измеряемой величины. Динамическая погрешность определяется как разность между погрешностью измерения в динамическом режиме и статической погрешностью.
По закономерности проявления различают:
· систематическую погрешность - постоянную по величине и знаку, проявляющуюся при повторных измерениях (погрешность шкалы, температурная погрешность и т.д.);
· случайную погрешность - изменяющуюся по случайному закону при повторных измерениях одной и той же величины;
· грубые погрешности (промахи) следствие небрежности или низкой квалификации оператора, неожиданных внешних воздействий.
По способу выражения различают:
· абсолютную погрешность измерения, определяемую в единицах измеряемой величины, как разность между результатом измерения А и истинным значением А 0:
· относительную погрешность - как отношение абсолютной погрешности измерения к истинному значению:
Так как А 0 =А n , то на практике в вместо А 0 подставляют А п.
Абсолютную погрешность измерительного прибора
Δ n =A n -A 0 ,
где А п - показания прибора;
Относительную погрешность прибора:
Приведенную погрешность измерительного прибора
где L - нормирующее значение, равное конечному значению рабочей части шкалы, если нулевая отметка находится на краю шкалы; арифметической сумме конечных значений шкалы (без учета знака), если нулевая отметка находится внутри рабочей части шкалы; всей длине логарифмической или гиперболической шкалы.
Точность и достоверность результатов измерений
Точность измерений - степень приближения измерения к действительному значению величины.
Достоверность – это характеристика знаний как обоснованных, доказанных, истинных. В экспериментальном естествознании достоверными знаниями считаются те, которые получили документальное подтверждение в ходе наблюдений и экспериментов. Наиболее полным и глубоким критерием достоверности знаний является общественно-историческая практика. Достоверные знания следует отличать от вероятностных знаний, соответствие которых действительности утверждается только в качестве возможной характеристики.
Основные свойства, определяющие качество измерений. Единство, точность и достоверность измерений
Точность измерений – качество измерений, отражающее близость их результатов к истинному значению измеряемой величины(близость к нулю погрешности результата измерения). Высокая точность измерений соответствует малым погрешностям всех видов, как систематических, так и случайных. Количественно точность может быть выражена обратной величиной модуля относительной погрешности.
Единство измерений – состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах и погрешности измерений известны с заданной вероятностью.Одним из необходимых условий обеспечения единства измерений является единообразие средств измерений.
Под единообразием средств измерений понимают состояние средств измерений, характеризующееся тем, что они проградуированы в узаконенных единицах и их метрологические свойства соответствуют нормам. Единообразие средств измерений есть необходимое, но недостаточное условие соблюдения единства измерений.
Измерение – нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств (ГОСТ 16263 -70).
Результат измерений получают с некоторой погрешностью. Для предварительной (качественной) оценки значения и характера погрешности используют такие наиболее общие свойства измерений, как точность, правильность, сходимость и воспроизводимость измерений.
Точность измерений – качество измерений, отражающее близость их результатов к истинному значению измеряемой величины. Высокая точность измерений соответствует малым погрешностям всех видов, как систематических, так и случайных. Количественно точность может быть выражена обратной величиной модуля относительной погрешности.
Правильность измерений – качество измерений, отражающее близость к нулю систематических погрешностей в их результатах.
Сходимость измерений – качество измерений, отражающее близость друг к другу результатов измерений, выполняемых в одинаковых условиях. Высокий уровень сходимости измерений соответствует малым значениям случайных погрешностей при многократных измерениях одной и той же физической величины с использованием одной методики выполнения измерений. В качестве упрощенной оценки сходимости может быть использован такой параметр, как размах результатов измерений в некоторой серии. R = Xmax – Xmin.
Воспроизводимость измерений – качество измерений, отражающее близость друг к другу результатов измерений, выполняемых в различных условиях (в различное время, в разных местах, разными методами и средствами).
Воспроизводимость измерений можно оценить, например, после выполнения нескольких серий многократных измерений одной и той же физической величины с использованием разных методик выполнения измерений.
Геометрические представления о размахе R результатов измерений можно получить с использованием точечной диаграммы результатов многократных измерений одной и той же физической величины, которая строится в координатной системе "измеренные значения X – номер измерения N" в любом удобном масштабе. Точечная диаграмма в определенных случаях позволяет высказать некоторые суждения и о правильности измерений
Применяемые при измерении методы отличаются используемым оборудованием, сложностью или простотой проведения измерений и, соответственно, метрологическими характеристиками полученного результата, в основном, точностью.
Метод измерения – это совокупность способов и приемов сравнения измеряемой ФВ с её единицей в соответствии с реализованным принципом измерений.
Принцип измерений – это физическое явление или эффект, положенный в основу измерений. Например, измерение массы на весах (использование силы тяжести)
Результат измерений – это значение измеряемой величины, полученное путем проведения измерений.
Погрешность результата измерений – отклонение результата измерений от истинного (действительного) значения измеряемой величины
Точность измерений – одна из характеристик качества измерений, отражающая близость к 0 погрешности результата измерений.
Достоверность – это характеристика качества измерений, отражающая степень доверия к их результатам и доверительную вероятность того, что истинное значение измеряемой величины находится в указанных доверительных границах.
Сходимость результатов измерений – близость друг к другу результатов измерений одной и той же величины, проведенных в одинаковых условиях одним и тем же методом.
Воспроизводимость – характеристика качества измерений, отражающая близость друг к другу результатов измерений, полученных в разных местах, разными методами, разными средствами, разными операторами в разное время, но приведенных к одним и тем же условиям (температура, давление, влажность и уровень действующих помех – ЭМ-помехи, ЭС-помехи, оптические)
Правильность результата измерений – характеристика качества измерений, отражающая близость к 0 систематической погрешности (погрешность, возникающая при всех измерениях величины, величина погрешности может быть установлена, а значит устранена).
При проведении измерений предполагается:
1.сравнение измеряемой ФВ с однородной ФВ, принятой за ед-цу (исп-ся компаратор)
2.измерительное преобразование –преобр-ние входной величины в выходную с исп-м известной связи между этими величинами. Выходные сигналы измерит-х преобр-лей явл-ся унифиц-ми: напряжение0..10 и пост.ток 0..5мА, 4..20мА, 0..20мА
3.масштабирование – формирование выходного сигнала однородного с входным, размер информативного пар-ра выходного сигнала пропорционален размеру информатив-го пар-ра входного сигнала (реализ-ся с помощью масштабного преобр-ля)
Методы измерений классифицируются по различным признакам:
Физический принцип, положенный в основе измерения (электрические, механические, магнитные, оптические измерения)
Степень взаимодействия средства и объекта измерения – контактный и бесконтактный (измерение температуры термометров сопротивления, измерение температуры пирометров по излучению)
Режим взаимодействия средства и объекта измерения (статический и динамический)
Вид измерительных сигналов (аналоговый и цифровой)
Организация сравнения измеряемой величины с мерой (метод непосредственной оценки \ отсчета – метод, при котором значение измеряемой величины определяют непосредственно по показывающему средству измерений – отличается простотой, но точность невысока. Метод сравнения с мерой – измеряемая величина сравнивается с величиной, воспроизводимой мерой – эти методы сложны в реализации, но характеризуются высокой точностью, подразделяются на дифференциальные, нулевые, замещения, совпадений)
Дифференциальный (разностный метод) – измерительным прибором оценивается разность между измеряемой величиной и однородной величиной, имеющей известное значение. Точность метода возрастает при уменьшении разности между сравниваемыми величинами.
Нулевой метод – частный случай дифференциального, и заключается в том, что результирующий эффект воздействия измеряемой величины и образцовой мерой на прибор сравнения доводится до 0 (измерение электрического сопротивления с помощью мостовой схемы с полным уравновешиванием моста путем регулирования номиналов его элементов).
Метод замещения – измеряемая величина замещается мерой с известным значением величины
Метод совпадений - измеряют разность между искомой величиной и образцовой мерой, используя совпадения отметок или периодических сигналов (при измерении перемещений, периода, частоты).
