Однократные измерения

В технике большинство измерений являются однократными, т.е. для получения результата измерения используется одно показание прибора. К такому виду относятся, например, измерения при проведении индивидуального дозиметрического контроля, при которых часто используется один детектор. Результат однократного измерения включает в себя все присущие ему погрешности (инструментальную, методическую, субъективную), в каждой из которых могут быть как систематические, так и случайные составляющие. Если при этом необходимо точно оценить погрешность результата измерений, то следует выявить и оценить все составляющие погрешностей и просуммировать их.

Случайная составляющая погрешности не может быть рассчитана по результатам измерения, хотя она неявно присутствует в нем. В качестве оценки случайной составляющей погрешности может быть использован, например, коэффициент вариации, определяемый предварительно в процессе многократных измерений при изучении воспроизводимости показаний данного прибора. Коэффициент вариации находится как отношение оценки среднего квадратического отклонения к среднему арифметическому показаний прибора при многократных измерениях. В некоторых случаях случайная погрешность может определяться доверительными границами.

Оценку систематических погрешностей можно получить по характеристикам используемого прибора (по паспортным данным или из свидетельства о поверке) и метода измерения (путем его анализа). Из документации на прибор можно оценить и учесть дополнительные систематические погрешности.

Основные этапы оценки погрешности при однократных измерениях с точным оцениванием погрешности следующие:

1. Учитывается систематическая погрешность прибора.

2. Оценивается систематическая погрешность метода измерений.

3. Оцениваются по документации на прибор дополнительные систематические погрешности, обусловленные влияющими величинами.

4. Из отсчета прибора исключаются все известные систематические погрешности (в соответствии с пп. 1, 2, 3) и определяется исправленный результат измерения, который содержит НСП и случайные составляющие погрешности.

5. Оцениваются границы Q_i составляющих НСП, распределение которых принимается равномерным. Ими могут быть, например, погрешности эталонов при поверке СИ, погрешности поправок и т.п. После этого определяются границы Q суммарной НСП по приведенным выше формулам.

6. Предварительно перед использованием прибора определяется коэффициент вариации - оценка случайной погрешности, которая используется при последующих однократных измерениях с прибором.

7. Сопоставляются оценки НСП и случайной погрешности по критериям предыдущего раздела и при возможности пренебрежения какой-либо из них определяются границы погрешности результата D.

Если необходимо учитывать обе составляющие, то в качестве границы погрешности результата измерения D принимается суммарная средняя квадратическая погрешность S_å, , вычисляемая по формуле раздела 4.7 с определением СКО результата измерений и полуэмпирического коэффициента К. Для исключения грубых погрешностей однократное измерение следует повторять 2-3 раза и за результат принимать среднее арифметическое.

На практике часто встречаются измерения, для которых нет необходимости точно оценивать погрешность. В таких измерениях в качестве результата принимают значение отсчета х, а для оценивания погрешности измерения используются предел допускаемой основной погрешности прибора D_пр и дополнительные погрешности прибора Y_i от влияющих величин. Субъективные погрешности при этом считаются малыми и ими пренебрегают.

Оценка погрешности результата измерения D_å определяется как сумма абсолютных величин основной погрешности и суммарной систематической по формуле:

D_å = |D_пр| + å|Y_i|.

Более точная оценка погрешности может быть получена статистическим сложением составляющих по формуле раздела 4.7 в предположении их равномерного распределения.