Класс точности СИ и его обозначение. Погрешности измерений. Источники и классификация погрешностей измерений презентация

Погрешности измерений. Источники и классификация погрешностей измерений. Систематические погрешности. Методы исключения систематических погрешностей»

Лекция № 3

Вопросы:
1 Класс точности СИ
2 Допуск. Квалитет
3 Погрешность измерения. Доверительный интервал, доверительная вероятность, стандартная ошибка, предел погрешности
4 Классификация погрешностей. Принцип неопределенности Гейзенберга
5 Классификация систематических погрешностей измерений. формы представления результатов измерений. Методы борьбы с систематическими погрешностями

значения основных и дополнительных погрешностей, влияющих на точность измерения

1

Рис 1 Класс точности СИ. Прим. Счетчик электроэнергии CE102

(действительного) значения. Погрешность измерения является характеристикой точности измерения

заданной надежностью покрывает оцениваемый параметр

P(L ≤ Ф ≤ U) = p

 

Предел погрешности (также предельная погрешность, предел ошибки, доверительная граница или доверительный предел) — статистическая величина, определяющая, с определенной степенью вероятности, максимальное значение, на которое результаты выборки отличаются от результатов генеральной совокупности. Составляет половину длины доверительного интервала.

в выборе доверительного интервала в пределах от минимального до максимального результата измерений, и погрешность как половина разности между максимальным и минимальным результатом измерения

Средняя квадратическая погрешность среднего арифметического

Среднеквадратическое отклонение - в теории вероятностей и статистике наиболее распространённый показатель рассеивания значений случайной величины относительно её математического ожидания. При ограниченных массивах выборок значений вместо математического ожидания используется среднее арифметическое совокупности выборок.

ΔX – абсолютная погрешность измерений
Xtrue – истинное значение измеряемой величины
Xmeas – измеренное значение величины

Относительная погрешность — погрешность измерения, выраженная отношением абсолютной погрешности измерения к действительному или среднему значению измеряемой величины

 

 

Приведённая погрешность — погрешность, выраженная отношением абсолютной погрешности средства измерений к условно принятому значению величины, постоянному во всем диапазоне измерений или в части диапазона.

 

 

действия учётом конструкции: с подвижными частями и без подвижных частей

Для приборов с механической частью также по способу создания противодействующего момента: механическим противодействием, магнитным или на основе электромагнитных сил

По характеру шкалы и положению на ней нулевой точки: равномерная шкала, неравномерная, с односторонней, двухсторонней (симметричной и несимметричной), с безнулевой шкалой

7

зайчиком, с пишущим устройством, язычковые — вибрационные частотомеры, со шкалой на оптоэлектронном эффекте — люминофор, ЖК, СИД

По точности измерений: нормируемые и ненормируемые — индикаторы или указатели

По виду используемой энергии (физическому явлению): электромеханические, электротепловые, электрокинетические, электрохимические

По роду измеряемой величины: вольтметры, амперметры, веберметры, частотомеры, варметры и т. д.

рассчитан прибор при его нормальном функционировании (с заданной точностью измерения)

Порог чувствительности — некоторое минимальное или пороговое значение измеряемой величины, которое прибор может различить

Чувствительность — связывает значение измеряемого параметра с соответствующим ему изменением показаний прибора

Точность — способность прибора указывать истинное значение измеряемого показателя (предел допустимой погрешности или неопределённость измерения)

Стабильность — способность прибора поддерживать заданную точность измерения в течение определенного времени после калибровки

собой комплекс мер, ИП, измерительных приборов и прочее, выполняющих схожие функции, используемые для измерения фиксированного количества физических величин и собранные в одном месте. В случае, если измерительная установка используется для испытаний изделий, она является испытательным стендом

Рис 5 Измерительная установка К2-76
Предназначены для измерений и поверки средств измерений импульсной и осциллографичсской групп в полосе частот до 18 ГГц

измерительных приборов и прочее, выполняющих схожие функции, находящихся в разных частях определенного пространства и предназначенных для измерения определенного числа физических величин в данном пространстве

Рис 6 Flexijet 3D мобильная система трехмерных измерений 

вид и метрологическое назначение

12

Тип - это совокупность средств измерений, имеющих принципиальную одинаковую схему, конструкцию и изготавливаемых по одним и тем же техническим условиям

Вид - это совокупность типов средств измерений, предназначенных для измерений какой-либо одной физической величины

По метрологическому назначению средства измерений подразделяются на рабочие средства измерений, предназначенные для измерений физических величин; метрологические средства измерений, предназначенные для обеспечения единства измерений

По конструктивному исполнению средства измерений подразделяются на: меры; измерительные приборы; измерительные установки; измерительные системы; измерительные комплексы

По уровню автоматизации - на неавтоматизированные средства измерений; автоматизированные средства измерений; автоматические средства измерений

По уровню стандартизации: стандартизованные средства измерений; нестандартизованные средства измерений

нормированы предельные значения погрешностей. Нижнюю и верхнюю (правую и левую) границу измерений называют нижним и верхним пределом измерений

13

Пределы измерения — это минимальное (нижний предел) и максимальное (верхний предел) значения шкалы прибора.
Приборы выпускают однопредельными и многопредельными.
В многопредельных приборах диапазон измерений разбивается на поддиапазоны, причём их верхние пределы выбирают так, чтобы существенно снизить относительную погрешность измерений.

Динамический диапазон D

Динамический диапазон D, определяется как  отношение наибольшего верхнего предела измерений прибора хв к минимальному значению хо измеряемому прибором.

D=хв/хо

средства измерений. Метрологическая надежность средства измерений. Метрологический отказ средства измерений

14

Градуировочная характеристика средства измерений (градуировочная характеристика) - зависимость между значениями величин на выходе и входе средства измерений, составленная в виде таблицы, графика или формулы

Метрологическая исправность средства измерений - состояние средства измерений, при котором все нормируемые метрологические характеристики соответствуют установленным требованиям

Метрологическая надежность средства измерений - свойство средства измерений сохранять его метрологическую исправность в течение заданного интервала времени

Метрологический отказ средства измерений - выход метрологической характеристики средства измерений за установленные пределы

Нестабильность средства измерений - изменение во времени метрологических характеристик средства измерений за установленный интервал времени. Во многих случаях нестабильность обусловлена старением отдельных элементов средства измерений

Стабильность средства измерений - качественная характеристика средства измерений, отражающая неизменность во времени его метрологических свойств

истинного (действительного) значения. Погрешность измерения является характеристикой точности измерения

Классификация погрешностей

По форме представления: 1.Абсолютная погрешность, 2.относительная погрешность, 3.приведённая погрешность

По причине возникновения: 1. Инструментальные/приборные погрешности, 2. методические погрешности, 3. субъективные / операторные / личные погрешности

По характеру проявления: 1. Случайная погрешность, 2. систематическая погрешность, 3. прогрессирующая (дрейфовая) погрешность, 4. грубая погрешность (промах)

состояние средств измерений, при котором все нормируемые метрологические характеристики соответствуют установленным требованиям. Тогда они могут использоваться в соответствии с их назначением и метрологическими характеристиками

Метрологический отказ СИ – выход метрологической характеристики средства измерений за установленные пределы. Если метрологический отказ произошел из-за технических неполадок, то они должны быть устранены. Если же прибор технически исправен, то в случае метрологического отказа его класс точности должен быть понижен

Метрологическая надежность средства измерений (метрологическая надежность) – надежность средства измерений в части сохранения его метрологической исправности.
Метрологическую исправность средств измерений устанавливают по результатам их поверки или калибровки

комплекс средств измерений), обеспечивающее воспроизведение и (или) хранение единицы, а также передачу её размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений и утверждённое в качестве эталона в установленном порядке

Рис 7 Эталон метра
Эталон метра из платино-иридиевого сплава хранится в Национальном архиве Франции.

Рис 8 Эталон килограмма

наивысшей точностью, возможной в данной области измерений на современном уровне научно-технических достижений. Первичный эталон может быть национальным (государственным) и международным

Вторичный эталон — эталон, получающий размер единицы непосредственно от первичного эталона данной единицы

Эталон сравнения — эталон, применяемый для сличений эталонов, которые по тем или иным причинам не могут быть непосредственно сличены друг с другом

Исходный эталон — эталон, обладающий наивысшими метрологическими свойствами (в данной лаборатории, организации, на предприятии), от которого передают размер единицы подчинённым эталонам и имеющимся средствам измерений

Рабочий эталон — эталон, предназначенный для передачи размера единицы рабочим средствам измерений

Государственный первичный эталон — первичный эталон, признанный решением уполномоченного на то государственного органа в качестве исходного на территории государства

Международный эталон — эталон, принятый по международному соглашению в качестве международной основы для согласования с ним размеров единиц, воспроизводимых и хранимых национальными эталонами

в передаче участка шкал (размера единицы) от эталона к рабочим СИ с указанием метода и погрешностей (ГОСТ 8.061-80). Различают государственные и локальные поверочные схемы. Первые оформляются в виде стандарта (ГОСТ Р или ГОСТ) и обычно являются частью паспорта соответствующего эталона. Вторые являются документами внутреннего пользования отрасли (например, отраслевой стандарт), предприятия, организации

Рис 9 Иерархия эталонов

(фр. Bureau International des Poids et Mesures, BIPM) — постоянно действующая международная организация со штаб-квартирой, расположенной в городе Севр (предместье Парижа, Франция).
Учреждено в 1875 г., вместе с подписанием Метрической конвенции. Основная задача Бюро заключается в обеспечении существования единой системы измерений во всех странах-участницах этой конвенции.
В МБМВ хранятся международные эталоны основных единиц и выполняются международные метрологические работы, связанные с разработкой и хранением международных эталонов и сличением национальных эталонов с международными и между собой.
В МБМВ также проводятся исследования в области метрологии, направленные на увеличение точности измерений.
По состоянию на июль 2014 г. 56 стран являлись членами и 41 страна ассоциированными членами МБМВ

— один из крупнейших центров научной и практической метрологии, головная организация России по фундаментальным исследованиям в метрологии, главный центр государственных эталонов России. Подчинен Федеральному агентству по техническому регулированию и метрологии.
Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им.Д.И.Менделеева преемствует деятельность Главной палаты мер и весов, первого в России и одного из старейших в мире государственных метрологических учреждений. Сегодня ВНИИМ является одним из крупнейших мировых центров научной и практической метрологии, головной организацией страны по фундаментальным исследованиям в метрологии, Главным центром государственных эталонов России.
Подчинен Федеральному агентству по техническому регулированию и метрологии.
В июле 1994 г. Постановлением Правительства РФ ВНИИМ присвоен статус Государственного научного центра РФ. Как Государственный научный центр РФ ВНИИМ подчинен Министерству образования и науки и входит в Ассоциацию государственных научных центров