Обнаружение и уменьшение систематической погрешности

Источниками систематических погрешностей могут быть как метод измерений, СИ, так и экспериментатор. Оценивание систематических составляющих составляет довольно сложную задачу. Важность ее определяется тем, что знание систематической погрешности позволяет ввести соответствующую поправку в результат измерения и тем самым повысить его точность. Трудность заключается в сложности обнаружения систематической погрешности. Поскольку она не может быть выявлена путем повторных измерений, т.к. будучи постоянной по величине для данной группы наблюдений, она никак не проявляется при повторных измерениях одной и той же величины и экспериментатор затрудняется ответить на вопрос – имеется ли систематическая ошибка в наблюдаемых результатах. Таким образом, проблема обнаружения систематических погрешностей едва ли не главное в борьбе с ними..

В зависимости от причины возникновения систематической погрешности применяются следующем способы ее обнаружения или уменьшения..

1. Уменьшение инструментальных систематических погрешностей измерений из-за внешних факторов реализуется на основе специальных технических мероприятий, устраняющие источники погрешности до начала измерений:

- устранение влияния температурных полей осуществляется на основе термостатирования (термоизоляции или автоматические устройства подогрева и охлаждения);

- экранирование СИ от магнитных и электрических полей;

- влияние давления и влажности обеспечивается за счет герметизации помещения, кожухов приборов и систем кондиционирования воздуха, помещение СИ в специальные барокамеры с регулируемыми параметрами;

- влияние факторов вибрации и шумов устраняется уменьшением уровня их от технических объектов, а также применением звуко- и виброзащитных щитов и их изоляции, амортизации и демпфирующих подвесок.

2. Постоянные инструментальные систематические погрешности обычно выявляют посредством поверки СИ. Поверкой СИ называют операцию установления соответствия СИ определенным требованиям. В ходе поверки производится определение метрологическим органом погрешностей СИ и установление пригодности его к применению. Поверка проводится путем сравнения показаний поверяемого прибора с показаниями более точного (образцового) СИ. Если на поверяемой отметке показания поверяемого прибора Х_пов, а образцового Х_обр, то погрешность поверяемого прибора на этой отметке

ΔХ_пов= Х_пов – Х_обр,

Т.о., если принять за наиболее близкое к истинному значению показание образцового прибора, равное Х_{об р} = Х_пов –ΔХ_пов, то значение (-ΔХ_пов ) представляет собой систематическую погрешность, взятую с обратным знаком, будет называтьсяпоправкой.

Обнаруженные таким образом систематические погрешности исключаются их результата измерения путем введения поправки, т.е. прибавлением к показанию прибора значения систематической погрешности, взятой с обратным знаком.

Т.е. поправка представляет собой систематическую погрешность, взятую с противоположным знаком. Существуют ГОСТы для введения поправок и учета погрешностей ГОСТ 8.207-76; ГОСТ8.011-72

3. Отличительной особенностью методических погрешностей является то, что они не могут быть указаны в нормативно-методической документации на используемое средство измерения, поскольку от него не зависят, а должны определяться оператором в каждом конкретном случае. В связи с этим оператор должен четко различать фактически измеряемую им величину и величину, подлежащую измерению. Методические систематические погрешности оцениваются в каждом конкретном случае индивидуально на основе анализа применяемого метода измерения и зависят от квалификации экспериментатора.

4. Субъективные погрешности уменьшаются или устраняются на основе точного соблюдения инструкций и методических указаний при проведении измерений. При проектировании СИ принимаются меры к тому, чтобы максимально исключить возможность появления личных погрешностей, поэтому принято считать пренебрежимо малыми и не учитывать.

5. Результирующая систематическая погрешность представляет алгебраическую сумму составляющих погрешностей. Т.о. Систематические погрешности искажают результат измерений и должны быть уменьшены или исключены путем устранения источников погрешностей или введением поправок.

4. Случайная погрешность измерений и ие оценка

Случайная погрешность - составляющая погрешности измерения, изменяющаяся случайным образом при многократных измерениях одной и той же физической величины. В проявлениях такой погрешности не наблюдается никакой закономерности, они обнаруживаются при повторных измерениях одной и той же величины в виде некоторого разброса получаемых результатов.

Грубая погрешность (промах) – случайная погрешность результата отдельного измерения, входящего в ряд измерений, которая для данных условий резко отличается от остальных результатов этого ряда. Они возникают из-за неправильных действий оператора (его психофизического состояния, неверного отсчета, ошибок в записях или вычислениях, неправильного включения приборов или сбоев в их работе). Причиной возникновения промахов может быть также кратковременные резкие изменения условий проведения измерений. При обработке результатов с помощью специальных критериев результаты, содержащие промахи отбрасывают.

Случайные погрешности нельзя исключить из результатов измерений, т.к. невозможно предсказать результат отдельного измерения и исправить его введением поправки., однако их можно существенно уменьшить путем увеличения числа измерений. Поэтому для получения результата, максимально приближающегося к истинному значению, проводят многократные измерения с последующей математической обработкой экспериментальных данных. Применяемые для такой обработки методы теории вероятности и математической статистики позволяют установить вероятностные (статистические) закономерности появления случайных погрешностей и на их основании дать количественные оценки результата измерения и его случайной погрешности.