цифровая электроника
вычислительная техника
встраиваемые системы

 
» » Виды ошибок при измерениях и как от них избавиться

Виды ошибок при измерениях и как от них избавиться

Автор: Mike(admin) от 23-01-2019, 06:15

Ошибки измерения


Что такое измерение


Представление величин различных атрибутов, относящихся к системе реального времени, с использованием числовых значений, называется bзмерением. Это может быть реализовано как сравнение количества неизвестной величины и предварительно определенного стандарта.


Виды ошибок при измерениях и как от них избавиться

Вот основные требования к проведению точных измерений:


  • Измерительный аппарат должен быть точным
  • Используемый метод должен быть доказуемым
  • Используемый стандарт должен быть точно определен

Прогресс в науке и технике не имеет большого значения без наличия фактических измеренных значений для предоставления практических доказательств. Научное исследование фактически основано на гипотезе, которая проверяется только с помощью полученных измеренных значений.


Исследователь может различать различные степени измеряемых атрибутов и может давать конечное значение событиям в реальном времени. Измерения важны для сокращения работы по выстраиванию предположений и гипотез и обеспечивают большую объективность выводов.


Что такое измерительный прибор


Физическое средство или устройство для определения атрибута или переменной называется измерительным прибором или инструментом. Такой инструмент служит для помощи людям в определении значений неизвестных величин. Он может быть механическим, электрическим или электронным. Базовый измерительный прибор состоит из детектора, устройства передачи и индикатора, устройства записи или запоминающего устройства.


Механические приборы – самые старые используемые инструменты. Хотя они надежны для статических и стабильных условий, они не подходят для динамических и переходных условий. Кроме того, они громоздки и являются источником шума.


Электрические инструменты, хотя и используют более быстрый метод индикации, но имеют ограничения из-за использования механических счетчиков.


Электронные инструменты имеют более быструю реакцию и способны обнаруживать динамические изменения в различных атрибутах. Примером является осциллограф, который отслеживает за динамические или переходные изменения в рамках порядка микросекунд.


Что означают ошибки в измерениях


Прежде чем изучать основной пункт, касающийся ошибок в измерительных приборах, давайте сначала рассмотрим следующую подтему.


На основании степени изменения измеряемой величины по времени прибор может иметь статические или динамические характеристики.


Некоторые из важных статических характеристик: точность, чувствительность, воспроизводимость, смещение, статическая ошибка и мертвая зона.


Когда для измерения какого-либо параметра применяются идеальные условия, средние отклонения, обусловленные различными факторами, стремятся к нулю. Среднее из этих бесконечных количеств измеренных значений называется истинным значением. Однако такая ситуация является гипотетической, поскольку отрицательные и положительные отклонения фактически не взаимно компенсируют друг друга.


На практике измеренное значение, полученное в самых идеальных условиях (по согласованию с экспертами), считается истинным значением или наилучшим измеренным значением.


Разница между фактическим значением и истинным значением называется ошибкой.


Типы ошибок измерения


Систематические ошибки


Это ошибки, возникающие из-за изменений условий окружающей среды, инструментальных причин или неправильных наблюдений. Эти ошибки бывают трех типов: инструментальные ошибки, ошибки окружающей среды, ошибки наблюдения.


Инструментальные ошибки


Эти ошибки возникают из-за недостатков приборов и инструментов, неправильного использования инструментов или эффекта перегрузки инструмента. Иногда неправильная конструкция, калибровка или эксплуатация прибора могут привести к некоторым внутренним ошибкам. Например, слабая пружина в приборе с постоянным магнитом может привести к слишком высоким показаниям. Эти ошибки могут быть легко обнаружены или уменьшены путем применения поправочных коэффициентов, тщательного планирования процедуры измерения или повторной калибровки прибора.


Иногда ошибка может также возникать из-за неправильного использования оператором. Примеры включают невозможность регулировки нулевой (контрольной) точки, неправильные начальные настройки, использование проводов с чрезвычайно высоким сопротивлением и т. д. Хотя эти ошибки не могут привести к необратимому повреждению инструмента, перегрузка или перегрев могут привести к возможному отказу прибора.


Иногда неправильная нагрузка может также привести к ошибкам. Например, подключение нагрузки с высоким сопротивлением к вольтметру может привести к ошибочным показаниям. Учет влияния нагрузки инструментов и внесение возможных исправлений может привести к незначительным или нулевым эффектам перегрузки.


Ошибки окружающей среды


Эти ошибки возникают из-за внешних условий прибора. Эти условия включают изменения температуры, влажности, наличия пыли, вибрации или воздействия внешних магнитных или электростатических полей. Результирующие ошибки могут быть минимизированы с помощью следующих корректирующих мер.


Убедитесь, что физические условия окружающей среды постоянны. Например, помещение прибора в корпус с контролируемой температурой обеспечивает постоянную температуру окружающей среды.


Используйте инструменты, которые обладают достаточной невосприимчивостью к воздействию изменений окружающей среды. Например, использование материалов, имеющих низкий коэффициент сопротивления, может минимизировать колебания сопротивления.


Используйте вычисленные поправки.


Ошибки наблюдения


Эти ошибки возникают из-за несоответствия между углом обзора наблюдателя и указателем над шкалой прибора. Это также называется ошибкой параллакса, которая возникает, когда наблюдатель не может выровнять изображение с указателем. Эти ошибки можно минимизировать, используя высокоточные счетчики (с указателем и масштабом на одной плоскости). Поскольку они встречаются на аналоговых приборах, использование цифрового дисплея может устранить эти ошибки.


Случайные ошибки


Эти ошибки возникают из-за группы небольших факторов, которые колеблются от одного измерения к другому. Ситуации или помехи, которые вызывают эти ошибки, неизвестны, поэтому их называют случайными ошибками. Источники этих ошибок не очевидны и не легко выясняются. Статистическая обработка может быть сделана двумя способами.


Во-первых, это использование итерационных измерений одной и той же величины в разных условиях испытаний, например, использование разных наблюдателей или приборов или способов измерения. Это приводит к разбросу данных вокруг центрального значения, формируя таким образом гистограмму или кривую распределения частот. Следующие условия рассчитываются с использованием гистограммы.


Во-вторых, это тестирование с одним образцом. Последовательность измерений, проводимых в одинаковых условиях в разное время, называется тестом с одним образцом. Анализ полученных данных выполняется с использованием подхода Клайна и МакКлинтока, который использует распределение неопределенности.


Предельные ошибки


Для любого инструмента производитель определяет или гарантирует определенную точность, которая зависит от типа материала и усилия, необходимого для изготовления инструмента. Точность определяется в пределах определенного процента от полномасштабной шкалы. Другими словами, производитель указывает определенные отклонения от номинала. Пределы этих отклонений известны как ошибки ограничения или предельные ошибки. Ошибка гарантирована в определенных пределах.


Отношение ошибки к указанному номинальному значению называется относительной предельной ошибкой.


Обратите внимание, что чем меньше измеряемое напряжение, тем больше процентная ошибка, хотя величина предельной ошибки фиксирована.


Вычисление предельной ошибки для комбинации двух или более величин, каждая из которых имеет предельную ошибку, определяется путем рассмотрения относительного приращения функции, если результатом является алгебраическое уравнение.


Грубые ошибки


Ошибки в считывании значений инструментов или записи и вычислении результатов измерений известны как грубые ошибки. Как правило, эти ошибки возникают во время экспериментов, когда экспериментатор может прочитать или записать значение, отличное от фактического, возможно, из-за плохого зрения. При участии человека эти ошибки неизбежны, хотя их можно предвидеть и исправить.


Эти ошибки можно предотвратить, если принять следующие меры: осторожное чтение и запись данных и принятие нескольких считываний, разными людьми.




Приведенный выше материал является кратким представлением о различных типах ошибок в измерениях. Подробное обсуждение выходит за рамки данной статьи. Тем не менее, любая дополнительная информация может быть добавлена в разделе комментариев ниже.




© digitrode.ru


Теги: измерения



   Благодарим Вас за интерес к информационному проекту digitrode.ru.
   Если Вы хотите, чтобы интересные и полезные материалы выходили чаще, и было меньше рекламы,
   Вы можее поддержать наш проект, пожертвовав любую сумму на его развитие.


Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Комментарии:

Оставить комментарий