 |
|
ИЗМЕРЕНИЯ ПРЯМЫЕ И КОСВЕННЫЕ ОДНОКРАТНЫЕ И МНОГОКРАТНЫЕ
ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТИ РЕЗУЛЬТАТА ИЗМЕРЕНИЙ
Цель работы: ознакомиться со способами оценки погрешности прямых и косвенных однократных и многократных измерений. Оценить погрешность концентрации компонента в приготовленном стандартном и градуировочных растворах.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Виды измерений
Вид измерений – часть области измерений, имеющая свои особенности и отличающаяся однородностью измеряемых величин. Измерения могут быть классифицированы как виды по ряду признаков. Способ оценки погрешности результата измерения будет различным в зависимости от следующих видов измерений.
Виды измерений по способу получения результата подразделяются на прямые, косвенные, совокупные, совместные:
Прямые измерения – измерения при которых искомое значение величины получают непосредственно. Примечание – Термин прямое измерение возник как противоположный термину косвенное измерение. Строго говоря, измерение всегда прямое и рассматривается как сравнение величины с ее единицей. В этом случае лучше применять термин прямой метод измерений. Примеры: длину измеряют непосредственно линейкой, температуру – термометром, силу – динамометром, силу тока – амперметром, напряжения - вольтметром, электрическое сопротивления - омметром, массы на весах. Уравнение прямого измерения: Х = q[kX], где kX – цена деления шкалы средства измерения.
Косвенные измерения. Определение искомого значения физической величины на основании результатов прямых измерений других физических величин, функционально связанных с искомой величиной. Например, объем параллелепипеда находят умножением трех линейных величин (длины, ширины и высоты); электрическое сопротивление – делением падения измеренного вольтметром напряжения на силу измеренного амперметром электрического тока, концентрацию свинца в рыбных консервах методом атомно-абсорбционной спектрометрии, инверсионной вольтамперометрии– по градуировочноу графику в координатах измеряемое значение свойства – концентрация. Уравнение косвенного измерения: Х = f(у1, у2,…,уn), где уi – значения i-х величин, найденных прямыми измерениями.
Совокупные измерения – проводимые одновременно измерения нескольких одноименных (однородных) величин, при которых искомое значение находят путём решения системы уравнений, получаемых при измерениях этих величин в различных сочетаниях. Например, при определении концентрации двух компонентов по спектру поглощения составляют систему уравнений: e1(l1)С1 + e2(l1)С2 = А1
e1(l2)С1 + e2(l2)С2 = А2
где А – измеряемая величина оптической плотности раствора при длинах волн l1 иl2
e1 и e2 - молярные коэффициенты светопоглощения, табличные значения.
Совместные измерения - проводимые одновременно (прямые и косвенные) измерения двух или нескольких разноименных (разнородных) величин для нахождения функциональной зависимости между ними. Например, сопротивление Rt проводника при фиксированной температуре t определяется по формуле Rt = R0(1 + aDt), где R0 и a - соответственно сопротивление при известной температуре t0 (обычно 20oC) и температурный коэффициент (эти величины постоянные и измерены косвенным методом); Dt = t – t0 - разность температур; t - заданное значение температуры, измеряемое прямым методом. Определение плотности 
тела цилиндрической формы по результатам прямых измерений массы 
, высоты 
и диаметра цилиндра 
, связанных с плотностью уравнением 
.
Виды измерений по отношению к основным единицам подразделяются на абсолютные и относительные:
Абсолютное измерение – измерение, основанное на прямых измерениях одной или нескольких основных величин и (или) использовании физических констант, то есть в абсолютных единицах. Примечание – Понятие «абсолютное измерение» применяется как противоположное понятию «относительное измерение» и рассматривается как измерение величины в ее единицах. Пример – Измерение силы 
основано на измерении основной величины - массы и использовании физической постоянной 
(в точке измерения массы).
Относительное измерение – измерение отношения величины к одноименной величине, играющей роль единицы, или измерение величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную, то есть в относительных единицах. Примеры: измерение величины пропускания в инфракрасной спектрометрии, относительная влажность воздуха – есть отношение количества водяных паров в 1 м3 воздуха к количеству водяных паров, которое насыщает 1 м3 воздуха при данной температуре. Относительные измерения при прочих равных условиях могут быть выполнены более точно, чем абсолютные, так как в суммарную погрешность не входит погрешность меры величины.
Виды измерений по числу измерений величины подразделяются на однократные и многократные:
Однократное измерение – измерение, выполненное один раз. Примечание – Во многих случаях на практике выполняются именно однократные измерения. Например, измерение конкретного момента времени по часам обычно производится один раз. Практическое применение такого вида измерений всегда сопряжено с большими погрешностями. Для исключения грубой ошибки – промаха следует проводить два – три однократных измерения и находить конечный результат как среднее арифметическое значение из двух или трёх измерений.
Многократное измерение – измерение физической величины одного и того же размера, результат которого получен из нескольких следующих друг за другом измерений, то есть состоящее из ряда однократных измерений, чаще всего более четырех. Преимущество многократных измерений – в значительном снижении влияний случайных факторов на погрешность измерения.