Учебно-методическое пособие к курсам «Технические измерения и приборы», «Методы и средства измерений, испытаний и контроля»,

Погрешности измерений

И представление результатов измерений

П.Г.Леонов, С.Л.Пойгина, А.Л.Смыслова

Управление любым техническим объектом - техническим устройством, технологическим процессом или производством в целом, возможно и эффективно только при наличии полной и достоверной информации о состоянии этого объекта, о параметрах окружающей среды, о реакции объекта на управляющие воздействия и внешние возмущения. В автоматизированных системах управления такая информация поступает от измерительно-информационных подсистем, средств измерения и контроля, которые должны быть полностью адекватны задаче управления, характеру объекта управления и условиям окружающей среды. Чем точнее известны характеристики объекта и все влияющие на него факторы, тем точнее и качественней будет процесс управления этим объектом.

В реальности всегда существует множество различных факторов, в т.ч. несовершенство средств и методов измерений, в результате совокупного действия которых точность результатов измерений никогда не бывает абсолютной. Полностью объективное значение физической величины (истинное значение) можно представить только теоретически. На практике значения величин, полученные при измерении, лишь в большей или меньшей степени будут приближаться к этому значению.

Ø Погрешность измеренияесть отклонение результата измерений от истинного значения измеряемой величины.

Отсюда следует, что для определения истинного значения физической величины необходимо

· получить результат измерений, т.е. измерить значение физической величины Х;

· определить погрешность измерений DХ, ввести в результат измерений соответствующую поправку и вычислить истинное значение физической величины Х₀=Х+DХ.

Это теоретическое определение погрешности, т.к. как истинное значение величины неизвестно. Поэтому:

· При метрологических работах вместо истинного значения используют действительное значение, за которое обычно принимают показание эталонов.

· В практической деятельности вместо истинного значения физической величины используют его оценку, которую принимают за действительное значении физической величины.

Определение истинного (действительного) значения измеряемой величины по его измеренному значению составляет суть процесса обработки результатов измерения. Основной задачей этого процесса является вычисление погрешности измерений и ввод соответствующей корректировки в измеренные значения физической величины. Оптимальная процедура вычисления погрешностей измерений определяется природой источника погрешностей, от задачи измерений, от того, с каким видом сигнала мы имеем дело – аналоговым или цифровым. Во всех случаях вопрос определения погрешности базируется на применении методов математической статистики и теории вероятности.

Погрешность измерений формируется в результате воздействия на процесс измерений множества объективных и субъективных факторов, среди которых наиболее общими и существенными являются;

· природа и характер измеряемой физической величины,

· принцип действия и качество применяемых средств измерений,

· используемый метод измерений,

· условия измерения (температура, влажность, давление, источники вибраций, электромагнитных полей и т.п.;

· физические, технические и конструктивные особенности объекта

· размещение и способы монтажа средств измерений,

· индивидуальные особенности оператора (специалиста, выполняющего измерения)

Методы анализа источников погрешностей и расчета величины погрешностей, способы корректировки результатов измерений существенно различаются в метрологических и технических измерениях

При метрологических работах и в научных исследованиях величина погрешности может определяться после выполнения измерений в процессе обработки их результатов и обычно этот процесс не ограничивается какими-либо временными рамками.

В технике, особенно в измерительных подсистемах САУ, необходимо получать действительное значение измеряемой физической величины (технологического параметра) с известной или заданной погрешностью в режиме реального времени. Поэтому анализ всех потенциальных источников погрешности и ее ожидаемой величины должен проводиться заранее, еще при проектировании САУ, выборе методов и технических средств измерения, их монтажа и наладки. В том числе должно быть выявлено:

· какие из источников погрешности существенны при проведении конкретных измерений и какова обусловленная ими величина погрешности измерений,.

· какие из источников погрешности могут быть полностью или частично устранены, каким образом и насколько;

· В каких условиях и насколько большую суммарную погрешность могут дать не учитываемые при расчете источники погрешности

К сожалению, не существует и не может существовать каких-либо общих рекомендаций или стандартных процедур такой работы. В каждом конкретном случае требуется свой индивидуальный подход к определению источников и величины погрешности

12 3 4 5 6 7 Следующая ⇒