Основные способы повышения точности измерений

Если выбранные метод и средства измерений не обеспечивают заданную точность измерения, изыскивают возможные способы снижения погрешности (неопределенности) результата измерений.

К их числу относятся [22]. (Ниже используется термин погрешность, который может быть безболезненно заменен на термин неопределенность).

1.Замена менее точного средства измерений на более точное – эффективна при доминирующих инструментальных составляющих погрешности измерений.

Ограничения в применении данного способа связаны с условиями эксплуатации средств измерений, необходимостью приобретения или разработки специальных средств измерений. Стоимость средств измерений, как правило, быстро растет с повышением их точности.

2. Уменьшения относительной погрешности можно добиться, выбрав средства измерений, для которых нормированы приведенные погрешности с таким верхним пределом измерений, чтобы ожидаемые значения измеряемой величины (показания) находились в последней трети диапазона измерений.

3.Создание условий для применения средств измерений - целесообразно, если доминируют дополнительные погрешности средств измерений,

Например, для типичных измерительных каналов средств измерений расхода природного газа, содержания кислорода в газовой смеси, давления - дополнительная погрешность, вызванная отклонением действительных значений температуры окружающего воздуха в условиях многих производств от нормального значения, составляет 30 % - 40 % суммарной погрешности измерений. Для измерительных каналов с датчиками давления многих типов промышленная вибрация в месте установки датчиков является источником дополнительной погрешности до 30 % суммарной погрешности измерений.

4.Индивидуальная градуировка средства измерений – применяется при доминирующих систематических составляющих погрешности средств измерений.

Например, для термопар и термометров сопротивления систематическая составляющая погрешности при узком диапазоне измеряемых температур доминирует и остается практически неизменной в течение нескольких месяцев. Такая погрешность может быть значительно снижена путем внесения в результаты измерений поправок, полученных при индивидуальной градуировке.

5.Выполнение многократных измерений в случае доминирования случайной составляющей погрешности измерений.

6.Автоматизация измерительных процедур - способствует исключению субъективных погрешностей, возникающих при обработке диаграмм, вычислении промежуточных и конечных результатов измерений, приготовлении проб для анализов и других операциях, выполняемых человеком.

7. Внедрение способов контроля работоспособного состояния средств измерений в процессе их эксплуатации - способствует выявлению, исключению или снижению метрологических отказов средств измерений.

8.Разработка или совершенствование методик выполнения измерений. Если доминируют методические составляющие погрешности измерений, то этот способ повышения точности измерений является единственно эффективным.

9.Применение методов сравнения с мерой взамен метода непосредственной оценки – это один из наиболее эффективных способов уменьшить или исключить систематическую составляющую погрешности измерений.

Точность методов сравнения с мерой тем выше, чем меньше отличие значения величины, воспроизводимой мерой, от измеряемого значения.

10. Использование тестовых методов (см.[3])

Тестовые методы повышения точности измерений применяют в различных измерительных системах для измерений как электрических, так и неэлектрических величин.

11.Метод обратного преобразования

Применяют при автоматической коррекции погрешности средств измерений. Для реализации этого метода используют обратный преобразователь, реальная статическая функция преобразования которого совпадает с функцией, обратной номинальной характеристике преобразования средства измерений. Этот метод эффективен только в том случае, если обратный преобразователь значительно точнее прямого преобразователя.

12.Использование информационной избыточности.

Примером использования информационной избыточности в целях повышения точности измерений может служить включение в измерительную систему дополнительных средств измерений, измеряющих одну и ту же величину, и усреднение их показаний. При этом невыявленные систематические погрешности могут быть разного знака и компенсировать друг друга.

Разработку и реализацию мероприятий по повышению точности измерений сопровождает анализ их экономической целесообразности.