Методи и начини за подобряване на точността на измерванията
Методът на сравнение с мярката се основава на факта, че размерът на измерената физическа величина се сравнява с помощта на компаратор с размера на физическата величина, възпроизведена от мярката, и желаната експериментална стойност на физическата величина се изчислява от получените стойности на показанията на компаратора и номиналната стойност на мярката. Прилагането на този метод е един от най-ефективните начини за намаляване на компонента на грешката на измерване, причинена от системната грешка на SI. Помислете за разновидностите на метода за сравнение.
Метод на заместване - метод на сравнение с мярка, при който измерената стойност се заменя с мярка с известна стойност на стойността.
Пример. При измерване на електрическо съпротивление на DC мост, мостът се балансира с включено измерено съпротивление rx, след което вместо rx се включва променлива еталонна мярка. Чрез промяна на стойността на мярката се постига равновесие на моста и измереното съпротивление rx се определя от стойността на еталонната мярка. Благодарение на това измерване е възможно да се изключи влиянието на непълното равновесие на моста, термичните контактни едс. и други причини, причиняващи системни грешки.
Методът на противопоставянето се състои в това, че разликата между сравняваните размери на физическите величини (маса, електрическо съпротивление, електрически капацитет, индуктивност и др.) се оценява по показанието на специален двуканален компаратор, на двата входа на който сравняваните физически величини действат едновременно. Компонентът на грешката на измерване, дължащ се на асиметрията на компаратора, често е доминиращ. Може да се намали чрез метода на противоположното въздействие.
Пример. Измерването на масата е включенобаланс на равно рамо (вижте фигура 3)
Състояние на равновесие на тежестите
Ако дължините на рамената са еднаквиl1 = l2, тогаваmx = m0. Акоl1 ≠ l2(например, поради технологичното разпространение на дължините на ръцете при тяхното производство), тогава възниква систематична грешка всеки път при претегляне
За да се елиминира тази грешка, претеглянето се извършва на два етапа. Първо, товарътmx се претегля, балансирайки везните с тежестиm 01. При което .
След това товарът, който трябва да се претегли, се премества в съда на везните, където са били преди това тежестите, и везните отново се балансират с маса отm 02 тежести.
Сега получаваме. Елиминирайки връзкатаl1 / l2от равенството, намираме:
къдетоmx - желаната стойност на масата на товара,
m 01,m 02 - тегловни стойности на масата, съответстващи на баланса на тежестите при първото и второто наблюдение.
Обикновено, поради
Можете да използвате по-проста формула:
Както се вижда от формулата, дължините на рамената не са включени в крайния резултат от претеглянето.
Методът за компенсиране на грешката чрез знак е както следва. Процесът на измерване е конструиран така, че при две наблюдения грешката влиза в първия резултат с един знак, а във втория - с другия. В същото време средноаритметичната стойност на получените резултати се характеризира с минимална грешка.
Пример. За да се елиминира грешката в измерването, дължаща се на влиянието на земното магнитно поле върху показанията на уреда, се правят две измервания. Първият - с резултатX1и вторият - с резултатX2, получен чрез завъртане на инструмента на 180°. Ако в експеримента магнитното поле на Земята увеличи резултата сΔ, т.е.X1 = XD +Δ, къдетоXD е действителната стойност на измерената стойност, след което след завъртане на инструмента на 180° резултатът от измерванетоX2 = XD - Δ. Средна стойност на резултатите
Методът на рандомизация (от англ. random - случаен, хаотичен; преведено на български означава: смесване, създаване на безпорядък, хаос) е най-универсалният начин за елиминиране на неизвестни постоянни системни грешки, който се основава на принципа на превръщане на систематичните грешки в случайни. В този случай се правят редица наблюдения, променящи условията или процедурата на измерване по такъв начин, че факторът, причиняващ тази известна грешка, се променя произволно. Например една и съща стойност се измерва с различни методи или инструменти. Систематичните грешки на всеки от тях за цялата популация са случайни. С увеличаване на броя на използваните методи или инструменти, известните систематични грешки взаимно се компенсират.
Пример. Нека някаква физическа величина бъде измерена n пъти (числото n е достатъчно голямо) с уреди от същия тип, които имат систематични грешки от същия произход. За едно устройство тази грешка е постоянна стойност, но варира произволно от устройство на устройство. Следователно, ако измерите неизвестно физическо количество n с инструменти и след това изчислите математическото очакване (средно аритметично) на всички резултати, тогава стойността на грешката ще намалее значително (както в случай на осредняване на случайна грешка).
Следващият път ще продължим да говорим за методите и начините за подобряване на точността на измерванията, които могат да се използват за елиминиране на системни грешки в процеса на измерване.