Поиск по сайту:
Главная страница » Каталог статей » О метрологии » Полякова О.В., Методы и способы повышения точности измерений* Часть 3.

Методы и способы повышения точности измерений. Часть 3




О.В.Полякова, ведущий специалист - начальник группы метрологической экспертизы отдела главного метролога ФГУП «ОКБ «Факел» г. Калининград

Мы продолжаем разговор о методах и способах повышения точности измерений, с помощью которых исключают (уменьшают) систематические погрешности в процессе измерений. В конце предыдущей статьи (часть вторая) были рассмотрены методы повышения точности измерений в случаях, когда доминируют постоянные систематические погрешности.

Теперь рассмотрим случаи, когда преобладают переменные систематические погрешности - погрешности, изменяющиеся в процессе измерений.

Среди переменных систематических погрешностей встречаются:

  1. прогрессивные (непрерывно возрастающие или убывающие);
  2. периодические (их значение является периодической функцией времени или перемещения указателя измерительного прибора);
  3. погрешности, изменяющиеся по сложному закону (происходят вследствие совместного действия нескольких систематических погрешностей).

Одним из наиболее простых способов обнаружения и устранения прогрессивной систематической погрешности, изменяющейся по линейному закону пропорционально времени, является графический метод.

Метод заключается в построении графика последовательности неисправленных значений результатов единичных измерений. Расположение полученных точек позволяет обнаружить наличие закономерного изменения результатов измерений и сделать вывод о присутствии в них систематической погрешности.

Такая погрешность может быть оценена и исключена следующим образом. Если известно, что при измерении постоянной величины х0 систематическая погрешность изменяется линейно во времени, т.е.
(где C=const), то для её исключения достаточно сделать два наблюдения х1 и х2 с фиксацией времени t± и t2 (рис.1).

линейное изображение систематической погрешности

Тогда искомое значение величины будет

fo1

Однако, предполагая, что изменение систематической погрешности происходит по линейному закону, не всегда можно быть полностью уверенным, что это именно так. В таком случае для исключения прогрессивных систематических погрешностей применяют метод симметричных наблюдений. Несколько наблюдений выполняют через равные промежутки времени и затем вычисляют средние арифметические симметрично расположенных отсчетов.

Теоретически, при линейной зависимости погрешности от времени, эти средние арифметические должны быть равны, что дает возможность контролировать ход изменения погрешности. Убедившись, что погрешность изменяется по линейному закону, находят результат измерения.

Пример. При измерении сопротивления гх с помощью вольтметра и эталонного сопротивления г0 (см. рис.2а) ток будет равен

fo2
Если же напряжение источника и, а следовательно, и ток со временем линейно уменьшаются (см. рис.2б), то последнее равенство становится неверным, так как напряжения Ux и U0 измеряются фактически при разных токах I. Поэтому и сопротивление гх определяется с погрешностью.
 Для исключения этой погрешности проводят три измерения напряжений UX,U0 и U через равные промежутки времени At (см. рис.2б) в моменты времени tb t2, t3 соответственно. На основании этих измерений составляют равенство

Здесь прогрессивная систематическая погрешность исключается за счет того, что среднее значение напряжений Ux и U[, измеренных в моменты времени и t3, равно значению напряжения Ux= гх1, которое было на сопротивлении в момент времени t2, когда измерялось напряжение U0 = г01.
Периодическую систематическую погрешность измерений исключают методом наблюдений четное число раз через полупериоды.

Пример. Пусть периодическая погрешность меняется по закону

где (р - независимая величина, от которой зависит Д (время, угол поворота и т.д.); Т - период изменения погрешности. Пусть при ф=сро величина Д0 = ASin—(p.

Таким образом, периодическая погрешность исключается, если взять среднее двух наблюдений, проведенных одно за другим через интервал, равный полупериоду независимой переменной <р, Находим значение погрешности для <р=<р0+е, где £ - такой интервал, что

Определим, чему равен интервал е. По условию для интервала е имеем е = 7/2 и в этом случае:

определяющей значение периодической погрешности. То же будет и для нескольких пар подобного рода наблюдений (например, погрешность от эксцентриситета в угломерных СИ).
Одной из составляющих систематической погрешности измерения является погрешность оператора или субъективная погрешность.
Чаще всего она проявляется при обработке диаграмм самопишущих приборов (усреднения, интегрирования, масштабирования и т.д.). Условия проведения измерительного эксперимента, особенности СИ и выбранного метода измерений должны соответствовать психофизическим свойствам и возможностям человека, так как это отражает суть человеческого фактора. Человек не может считывать показания с большого числа приборов одновременно, острота зрения и длительность ясного видения в значительной степени зависят от условий освещения, вероятность ошибочных действий возрастает при высоком уровне шумов и т.п. Если средства освещения расположены таким образом, что лицевая панель прибора отсвечивает или оказывается затененной, то повышается вероятность ошибочного отсчета (примерно ±0,1 деления шкалы).

Измерение сопротивления


Качество измерений в значительной степени зависит от профессиональной пригодности экспериментатора, его подготовки к конкретным измерениям, внимательности, состояния здоровья и т.д. Простейшим примером проявления личностного фактора является несоблюдение обязательных условий измерений вследствие желания экспериментатора искусственно ускорить завершение измерительного процесса.
Для того, чтобы избежать личных погрешностей, сам оператор должен точно соблюдать правила эксплуатации СИ и иметь навыки работы с измерительной техникой. Оценка погрешностей, обусловленных квалификацией оператора и обработкой результатов измерений, в основном зависит от конкретных применяемых СИ и алгоритмов расчета результатов измерений. Как известно, по способу преобразования измеряемой величины и форме представления результата измерения делятся на аналоговые (непрерывные) и цифровые (дискретные).

Страница 1 из 2 Следующая

Добавить комментарий


Главная страница » Каталог статей » О метрологии » Полякова О.В., Методы и способы повышения точности измерений* Часть 3.