Що має більшу точність або меншу похибку. Абсолютна похибка вимірювань
Як відомо при вимірюванні (випробуванні, контролі, аналізі) фізичної величини результат повинен бути виражений з точністю, відповідної поставленому завданню і встановленим вимогам.
Точність результату вимірюваньявляє собою якісний показник, який при обробці результатів спостережень (одиничних спостережуваних значень) повинен бути виражений через його кількісні характеристики. При цьому спостерігається значення згідно ГОСТ Р 50779.10- 2000 (ІСО 3534.1-93) «Статистичні методи. Імовірність і основи статистики. Терміни та визначення »- це значення характеристики, отримане в результаті одиничного спостереження при багаторазових вимірах.
В існуючих нормативних документах в даний час застосовується ряд показників точності. Проведений нами аналіз норматівнозаконодательних документів показав, що в ФЗ «Про забезпечення єдності вимірювань» визначення фундаментального метрологічного поняття «показники точності вимірювань» відсутня.
У застосовуваних останнім часом (РМГ 29-99) і новому (РМГ 29-2013) термінологічних документах поняття «показники точності вимірювань» і його визначення також не регламентовані.
Серед актуальних документів (міждержавних - ГОСТ, національних - ГОСТ Р, а також методичних інструкцій та рекомендацій - МІ, Р, РД) ми також не знайшли стандарту, що регламентує показники точності вимірювань і форми їх вираження.
Однак в примітці до поняття «результат вимірювань», наведеному в РМГ 29-2013, зазначено, що «... до показників точності відносяться, наприклад, середнє відхилення, довірчі кордону похибки, стандартна невизначеність вимірювань, сумарна стандартна і рас ш Ірен ная неопредел їй ності ».
ДСТУ ISO 5725-1-2002 визначає точність як ступінь близькості результату вимірювань до прийнятого опорного значенням. У нормативному документі відображена концепція «прийнятого опорного значення», що застосовується в міжнародній метрологічній практиці замість концепції «істинного значення фізичної величини», характерною для вітчизняної метрології до 2003 року (до прийняття в нашій країні МС ІСО 5725).
У документі в якості примітки (з посиланням на міжнародний стандарт) пояснюється «... стосовно багаторазовим вимірюванням« термін «точність», коли він відноситься до серії результатів вимірювань (випробувань), включає поєднання випадкових складових і загальної систематичної похибки (ІСО 3534- 1), що суперечить підходу до вираження точності через складові похибки результату вимірів ». Крім загального поняття якісної характеристики точності наведено пояснення, які параметри можуть бути прийняті за кількісні характеристики багаторазових вимірювань (випробувань).
Однак до 1986 року в нашій країні показники точності були регламентовані ГОСТ 8.011-72 «ГСИ. Показники точності вимірювань і форми вираження результатів вимірювань ». В даний час ГОСТ 8.011-72 замінений на МІ 1317 (документ актуальний у версії 2004 року).
У метрологічній практиці точність вимірювань описується рядом показників, наведених на малюнку 1.3, причому частина з них виражається в концепції похибки, а інша частина - в концепції невизначеності.
У новій версії Міжнародного словника термінів і визначень - VIM 3 (2010) особливо підкреслюється, що «поняття« точність вимірювань »не є величиною і їй нс може бути присвоєно числове значення величини. Вважається, що вимір є більш точним, якщо воно має меншу похибку вимірювання ». Крім цього в VIM 3 зазначається, що повну характеристику точності вимірювань можна отримати, оцінюючи обидва показники точності - правильність і прецизійність. Термін «точність вимірювань» не слід використовувати для позначення правильності вимірювань, а термін прецизійність вимірювань - для позначення «точності вимірювань», хоча останнє має зв'язок з двома цими поняттями.
Малюнок 1.3 - Показники точності результатів, що традиційно використовуються в нормативних документах
З усіх представлених і традиційно застосовуються в метрологічній практиці показників точності ми виділили тільки ті, які дають повне уявлення про показники точності результатів вимірювань. Результати проведеного аналізу зведені в таблиці 1.1 і 1.2.
Як «показників точності вимірювань», як випливає з схеми (рисунок 1.4) можуть також використовуватися, характеристики,
регламентовані ГОСТ Р 8.563-2009:
Характеристики похибки вимірювань згідно з МИ 1317-2004;
характеристики невизначеності по РМГ 43-2001 (припинено застосування МД на території РФ з 01.10.2012 року);
Показники точності по ДСТУ ISO 5725-2002.
Таблиця 1.1 - Аналіз можливості застосування характеристик похибки в як показники точності результату ізмереній_
|
характеристика або г, математичний вираз Показник г в концепції похибки або невизначеності |
коментар |
|
|
1 Похибка вимірювань |
 |
Вираз (1) має теоретичний характер, оскільки істинне значення вимірюваної величини завжди залишається невідомим, тому на практиці застосовується рівняння (2). В якості моделі похибки вимірювань приймається модель випадкової величини (або випадкового процесу). Тому метрологи не розглядають можливість використання виразу (2) для розробки уявлень про показники точності вимірювань. |
|
2 Межі, в похибка вимірювань знаходиться з заданої ймовірністю |
 |
Межі похибки вимірювань для заданої ймовірності дають всі підстави судити про можливу ступеня близькості результату вимірювання до дійсного значення вимірюваної величини. |
|
3 Середнє квадраггі чеський відхилення похибки |
 |
Знання Од дозволяє (при певних припущеннях про вид функції розподілу щільності ймовірностей похибок) оцінити інтервал значень, в якому може перебувати Х л. |
|
4 Середнє квадратичне відхилення випадкової складовою похибки вимірювань |
 |
Знання тільки середнього квадратичного відхилення випадкової складової похибки вимірювань Одягнув в загальному випадку не дозволяє судити Про можливій мірі близькості результатів вимірювань до дійсного значення вимірюваної величини Х л, оскільки додатково до випадкової складової похибки вимірювань може мати місце систематична складова. |
Продовження таблиці 1.1
|
5 Збіжність результатів вимірювань |
Оцінюється заходами збіжності |
Сама по собі збіжність вимірювань нс дає ні найменшого уявлення про межі, в яких може перебувати похибка вимірювань. |
|
6 Відтворюваність результатів |
Оцінюється заходами відтворюваності |
Подібно збіжності вимірювань, відтворюваність також не дає уявлення про межі, в яких може перебувати похибка вимірювань. |
|
7 Середнє квадратичне відхилення систематичної складовою похибки вимірювань |
 |
Самі по собі характеристики систематичної складової похибки вимірювань (якими б вони не здавалися задовільними) не дозволяють судити нам про межі, в яких може перебувати (при заданій ймовірності) сумарна похибка вимірювань. Причини цього - не облік ролі випадкової складової похибки вимірювань. |
|
8 Межі, в яких не виключена систематична складова похибки вимірювань знаходиться з заданої ймовірністю |
 |
|
|
9 прецизійних вимірювань |
Характеризує ступінь близькості між нсзавісі м и ми резул ьтатам і вимірювань, отриманими за певних прийнятих умовах. |
Знання тільки стандартного відхилення прецизійності не дозволяє судити про ступінь можливої \u200b\u200bблизькості результатів вимірювань до дійсного значення вимірюваної величини Х л. |
Регламентовані національним стандартом ДСТУ ISO 5725-2002, гармонізованими з міжнародними вимогами, показники точності вимірювань наведені на малюнку 1.5.
Малюнок 1.4 - Показники точності вимірювань методики, регламентовані ГОСТ Р 8.563-2009
Малюнок 1.5 - Показники точності вимірювань, регламентовані в ДСТУ ISO 5725-1-2002
Таблиця 1.2 - Аналіз можливості застосування характеристик
невизначеності в якості показників точності результату ізмереній_
|
показник |
Характеристика або математичний вираз в концепції похибки або невизначеності |
Вимірювання - сукупність операцій із застосування технічного засобу, що зберігає одиницю величини, що забезпечують знаходження співвідношення вимірюваної величини з її одиницею в явному або неявному вигляді і отримання значення цієї величини. Взагалі метрологія - це наука про вимірювання, методи і засоби забезпечення їх єдності та способи досягнення необхідної точності.
Удосконалення точності вимірювань стимулювало розвиток наук, надаючи більш достовірні і чутливі засоби досліджень. Від точності засобів вимірювання залежить ефективність виконання різних функцій: похибки лічильників енергії призводять до невизначеності в обліку електроенергії; похибки ваг ведуть до обману покупців або до великих обсягів неврахованого товару.
Підвищення точності вимірювань дозволяє визначити недоліки технологічних процесів і усунути ці недоліки, що призводить до підвищення якості продукції, економії енергетичних і теплових ресурсів, сировини, матеріалів.
Вимірювання можуть бути класифіковані за влучним висловом точності на:
Равноточние - ряд вимірювань будь-якої величини, виконаних однаковими за точністю засобами вимірювань і в одних і тих же умовах;
Неравноточних - ряд вимірювань будь-якої величини, виконаних декількома різними по точності СІ і (або) в декількох різних умовах.
До різних видів засобів вимірювання висувають специфічні вимоги: наприклад, лабораторні засоби повинні мати підвищену точністю і чутливістю. Високоточними СІ є, наприклад, еталони. Еталон одиниці величини - засіб вимірювань, призначений для відтворення і зберігання одиниці величини, кратних або часткових її значень з метою передачі її розміру іншим засобам вимірювань даної величини. Еталони є високоточними засобами вимірювань і тому використовуються для проведення метрологічних вимірювань в якості засобів передачі інформації про розмір одиниці. Розмір одиниці передається «зверху вниз» від більш точних засобів вимірювань до менш точним «по ланцюжку»: первинний еталон (вторинний еталон (робочий еталон 0-го розряду (робочий еталон 1-го розряду ... (робоче засіб вимірювань. Метрологічні властивості засобів вимірювань - це властивості, що впливають на результат вимірювань і його погрішність. Показники метрологічних властивостей є їх кількісною характеристикою і називаються метрологічними характеристиками. Всі метрологічні властивості засобів вимірювань можна розділити на дві групи:
Властивості, що визначають область застосування СІ
Властивості, що визначають якість вимірювання. До таких властивостей відносяться точність, збіжність і відтворюваність.
Найбільш широко в метрологічній практиці використовується властивість точності вимірювань, яке визначається похибкою. Похибка вимірювання - різниця між результатом вимірювання і істинним значенням вимірюваної величини.
Точність вимірювань СІ - якість вимірів, що відбиває близькість їх результатів до дійсного (істинного) значення вимірюваної величини.
Точність визначається показниками абсолютної і відносної похибки.
Абсолютна похибка визначається за формулою: ХП \u003d ХП - Х0, де: ХП - похибка вивіреного СІ; ХП - значення тієї ж самої величини, знайдене за допомогою вивіреного СІ; Х0 - значення СІ, прийняте за базу для порівняння, тобто дійсне значення.
Проте більшою мірою точність засобів вимірювань характеризує відносна похибка, тобто виражене у відсотках відношення абсолютної похибки до дійсного значення величини, вимірюваної або відтворної даним СІ.
У стандартах нормують характеристики точності, пов'язані і з іншими погрішностями:
Систематична похибка - складова похибки результату вимірювання, залишається постійною або закономірно змінюється при повторних вимірах однієї і тієї ж величини. Така похибка може проявитися, якщо зміщений центр ваги СІ або СІ встановлений нема на горизонтальній поверхні.
Випадкова похибка - складова похибки результату вимірювання, змінюється випадковим чином в серії повторних вимірювань одного і того ж розміру величини з однаковою ретельністю. Такі вади знайти не закономірні, але неминучі і присутні в результатах вимірювання.
Похибка вимірювань не повинна перевищувати встановлених меж, які вказані в технічній документації до приладу або в стандартах на методи контролю (випробувань, вимірювань, аналізу).
Щоб виключити значні похибки, проводять регулярну перевірку засобів вимірювань, яка включає в себе сукупність операцій, які виконуються органами державної метрологічної служби або іншими уповноваженими органами з метою визначення та підтвердження відповідності засобу вимірювань встановленим технічним вимогам.
У повсякденному виробничій практиці широко користуються узагальненою характеристикою - класом точності.
Клас точності засобів вимірювань - узагальнена характеристика, що виражається межами похибок, а також іншими характеристиками, що впливають на точність. Класи точності конкретного типу СІ встановлюють в нормативних документах. При цьому для кожного класу точності встановлюють конкретні вимоги до метрологічних характеристик, в сукупності відображає рівень точності СІ даного класу. Клас точності дозволяє судити про те, в яких межах знаходиться погрішність вимірювань цього класу. Це важливо знати при виборі СІ залежно від заданої точності вимірювань.
Позначення класів точності здійснюються наступним чином:
Якщо межі допустимої основної похибки виражені у формі абсолютної похибки СІ, то клас точності позначається прописними буквами римського алфавіту. Класами точності, яким відповідають менші межі допустимих похибок, присвоюються літери, що знаходяться ближче до початку алфавіту.
Для СІ, межі допустимої основної похибки яких прийнято виражати у формі відносної похибки, позначаються числами, які дорівнюють цим межам, вираженим у відсотках.
Позначення класу точності наносять на циферблати, щитки і корпусу СІ, приводять в нормативних документах. Засобам вимірювань з декількома діапазонами вимірювань однієї і тієї ж фізичної величини або призначеним для вимірювань різних фізичних величин можуть бути присвоєні різні класи точності для кожного діапазону або для кожної вимірюваної величини.
Класи точності присвоюються при розробці СІ за результатами приймальних випробувань. У зв'язку з тим, що при експлуатації їх метрологічні характеристики зазвичай погіршуються, допускається знижувати клас точності за результатами перевірки.
При підготовці та проведенні високоточних вимірювань в метрологічній практиці враховують вплив об'єкта вимірювання, суб'єкта, методу вимірювання, засоби вимірювання, умов вимірювання. Так, об'єкт повинен бути всебічно вивчений; елемент суб'єктивізму в результатах вимірювання повинен бути зведений до мінімуму; враховують фактори і умови, які можуть спотворювати результати вимірів. Тому необхідно дотримуватися методику виконання вимірювань, щоб отримати результати з мінімальною похибкою. Такі методики викладені в законі РФ «Про забезпечення єдності вимірювань. А в 1997 році почав діяти ГОСТ 8.563-96 «ГСИ. Методики виконання вимірювань ».
У моїй повсякденній роботі мені не часто доводиться стикатися з різними засобами вимірювань. Однак наведу деякі порівняльні приклади, в яких про точність можна судити по порогу чутливості. У багатьох сучасних продуктових магазинах зараз встановлені електронні ваги, які є робочим засобом вимірювань. Діапазон таких ваг - від 0 до 10 кг, а ціна поділки (якщо так можна висловитися для електронної версії ваг) або поріг чутливості становить 1 грам. Таким чином, точність зважування досить висока і погрішність може становити 0.001 кг. І не тільки точність вимірювання, але і точність розрахунків з покупцями - адже від ваги продукту залежить його ціна. На жаль, клас точності не було зазначено на корпусі, а співробітники при такому питанні прийшли в замішання.
У продуктових магазинах часто можна зустріти і звичайні ваги, на яких зважують за допомогою гирьок, які теж є робочим засобом вимірювань. Я перший раз звернула увагу на такі ваги і побачила (!), Що в нашому магазині вони коштують на нерівній поверхні. Справа в тому, що в корпус ваг вмонтований порожню кульку, наповнену водою. Якщо ваги встановлені рівно, то верхня кромка води (під дією фізичних законів) розташовується паралельно поверхні. У моєму випадку це явно було не дотримано. Діапазон ваг - від 0 до 5 кг, а поріг чутливості - 10 грам. З цього випливає, що такі ваги менш точні, ніж описані вище - електронні, так як похибка може становити 0.01 кг.
У нас на роботі на складі встановлені ваги для зважування овочів. Ці ваги мають діапазон від 0 до 200 кг, так що будь-яка доросла людина може легко на них зважитися. Поріг чутливості становить 200 грам і це вказано на циферблаті. Крім цього, на циферблаті зазначено, що ваги виготовлені фірмою Suprema S.p.a., діапазон 0-200 кг, e-d \u003d 200 gr, серійний номер № 122001/21 та індивідуальний номер №91097. Також там вказано і клас точності - III - для подібних засобів вимірювань, що відносяться до професійного обладнання. У паспорті цих ваг зазначено, що класи точності для даної продукції встановлені від I до III, ймовірно, згідно з нормативними документами, що діють в країні-виробнику.
І, нарешті, безмін, що має найнижчий клас точності і є робочим засобом вимірювання. За допомогою цього засобу можна зробити швидше зразкову зважування, тому що ціна ділення становить 0.5 кг і похибка при вимірюванні буде дуже значна. Діапазон безміна - від 0 до 7 кг. Але навіть при такому неточному засобі вимірювання, результат залежить від деяких факторів. В даному випадку результат вимірювань безпосередньо залежав від людини, котра здійснює вимірювання. При повторному зважуванні похибка була дуже висока і залежала від тремтіння рук і від того, наскільки точно вертикально було становище безміна. 1
похибкою називається відхилення результату вимірювання фізичної величини (наприклад: тиску) від істинного значення вимірюваної величини. Похибка виникає в результаті недосконалості методу або тих. засобів вимірювання, недостатнє врахування впливу зовнішніх умов на процес вимірювання, специфічної природи самих вимірюваних величин і інших чинників.
Точність проведених вимірювань характеризується близькістю їх результатів до істинного значення вимірюваних величин. Існує поняття про абсолютну і відносної похибки вимірювання.
Абсолютною похибкою вимірювання називається різниця між результатом вимірювання і дійсним значенням вимірюваної величини:
DX \u003d Q- X,(6.16)
Абсолютна похибка виражається в одиницях вимірюваної величини (кгс / см2 і т. Д.)
Відносна похибка вимірювання характеризує якість результатів вимірювання і визначається, як відношення абсолютної похибки DX до дійсного значення величини:
d X \u003d DX / X , (6.17)
Відносна похибка зазвичай виражається у відсотках.
Залежно від причин, що призводять до похибки вимірювання, розрізняють систематичні і випадкові похибки.
До систематичних похибок вимірювання відносяться похибки, які при повторних вимірах при одних і тих же умовах проявляються однаково т. Е. Залишаються незмінними або їх значення змінюються за певним законом. Такі похибки вимірювання визначаються досить точно.
Випадковими похибками називаються похибки, значення яких вимірюється при проведенні повторних вимірів фізичної величини, виконаних однаковим чином.
Оцінка похибки приладів проводиться в результаті їх перевірки т. Е. Сукупності дій (заходів) спрямованих в порівнянні показань приладів з дійсним значенням вимірюваної величини. В якості дійсного значення вимірюваної величини при перевірці робочих приладів приймають значення зразкових мір або показань зразкових приладів. При оцінці похибки зразкових засобів вимірювання за дійсне значення вимірювання величини приймається значення еталонних мір або показання еталонних приладів.
Основна похибка - похибка властива засобу вимірювання при нормальних умовах (тиск атмосферний, Тпов. \u003d 20 град, вологість 50-80%).
Додаткова похибка - це похибка викликана виміром одного з впливають величин за межі нормальних умов. (Наприклад температура, пор. Вим.)
Поняття про класи точності. Під класом точності приймається узагальнена характеристика засобів вимірювань, певна межами допустимих основних і додаткових похибок, а також ін. Властивостей цих коштів, які можуть впливати на їх точність. Клас точності виражається числом, що збігається зі значенням допустимої похибки.
Зразковий манометр (датчик) класу точності 0,4 має допустиму похибку \u003d 0,4% від межі вимірювання тобто похибка зразкового манометра з межею вимірювання 30 Мпа не повинна перевищувати + -0,12 МПа.
Класи точності приладів вимірювання тиску: 0,16; 0,25; 0,4; 0,6; 1,0; 1,5; 2,5.
чутливістю приладів називається відношення переміщення його покажчика D n (напрямок стрілки) до зміни значення вимірюваної величини, який викликав це переміщення. Таким чином, чим вище точність приладу, тим як правило, і більше чутливість.
Основні характеристики вимірювальних приладів визначаються в процесі спеціальних випробувань, що включають в себе градуювання, при якій визначаються градуировочная характеристика приладу тобто залежність між його показаннями і значеннями вимірюваної величини. Градуювальну характеристику складають у вигляді графіків, формул або таблиць.
точність вимірювання- це ступінь наближення результатів вимірювання до деякого дійсного значення фізичної величини. Чим менше точність, тим більше похибка вимірювання і, відповідно, чим менше похибка, тим вище точність.
Навіть найточніші прилади не можуть показати дійсного значення вимірюваної величини. Обов'язково існує похибка вимірювання, причинами якої можуть бути різні чинники.
Похибки можуть бути:
систематичні,наприклад, якщо тензосопротівленіе погано наклеєно на пружний елемент, то деформація його грати не буде відповідати деформації пружного елемента і датчик буде постійно неправильно реагувати;
випадкові,викликані, наприклад, неправильним функціонуванням механічних або електричних елементів вимірювального пристрою;
грубі,як правило, допускаються самим виконавцем, який через недосвідченість або втоми неправильно зчитує показання приладу або помиляється при обробці інформації. Їх причиною можуть стати і несправність засобів вимірювань, і різка зміна умов вимірювання.
Повністю виключити похибки практично неможливо, а ось встановити межі можливих похибок вимірювання і, отже, точність їх виконання необхідно
Класифікація та метрологічні характеристики засобів вимірювань
Засоби вимірювання, затверджені Держстандартом Росії, реєструються в державному Реєстрі засобів вимірювань, засвідчуються сертифікатами відповідності і тільки після цього допускаються для застосування на території Російської Федерації.
У довідкових виданнях прийнята наступна структура опису засобів вимірювань: реєстраційний номер, найменування, номер і термін дії сертифіката про затвердження типу засобу вимірювання, місцезнаходження виробника та основні метрологічні характеристики. Останні оцінюють придатність засобів вимірювальної техніки до вимірювань у відомому діапазоні з відомою точністю.
Метрологічні характеристики засобів вимірювань забезпечують:
Можливість встановлення точності вимірювань;
Досягнення взаємозамінності і порівняння засобів вимірювань між собою;
Вибір потрібних засобів вимірювальної техніки по точності та інші характеристики;
Визначення похибок вимірювальних систем і установок;
Оцінку технічного стану засобів вимірювань при їх перевірці.
Метрологічні характеристики, встановлені документами, вважаються дійсними. На практиці найбільш поширеним є такі метрологічні характеристики засобів вимірювань:
діапазон вимірювань- область значень вимірюваної величини, для якої нормовані допустимі межі похибки СІ;
межа вимірювання- найбільше або найменше значення діапазону вимірювання. Для заходів - це номінальне значення відтворюється величини.
Шкала вимірювального приладу- градуйована сукупність відміток і цифр на відліковому пристрої засоби вимірювання, що відповідають ряду послідовних значень вимірюваної величини
Ціна поділки шкали- різниця значень величин, що відповідають двом сусіднім позначок шкали. Прилади з рівномірною шкалою мають сталу ціну ділення, а з нерівномірною - змінну. В цьому випадку нормується мінімальна ціна ділення.
Основна нормована метрологічна характеристика засобів вимірювань - це похибка,т. е. різницю між показаннями засобів вимірювань і істинними (дійсними) значеннями фізичних величин.
Всі похибки в залежності від зовнішніх умовділяться на основні та додаткові.
Основна похибка -це похибка при нормальних умовах експлуатації.
На практиці, коли є більш широкий діапазон впливають величин, нормується і додаткова похибказасобів вимірювальної техніки.
В якості межі допустимої похибки виступаетнаібольшая похибка, що викликається зміною впливає величини, при якій засіб вимірювання за технічними вимогами може бути допущено до застосування.
Клас точності -це узагальнена метрологічна характеристика, яка визначає різні властивості засобу вимірювання. Наприклад, у що б приладів клас точності крім основної похибки включає в себе також варіацію показань, а у заходів електричних величин - величину нестабільності (процентна зміна значення заходи протягом року).
Клас точності засобу вимірювання вже включає систематичну і випадкову похибки. Однак він не є безпосередньою характеристикою точності вимірювань, які виконуються за допомогою цих СІ, оскільки точність вимірювання залежить і від методики вимірювання, взаємодії СІ з об'єктом, умов вимірювання і т. Д.
Точність вимірювання величин - можливість упорядкувати існування людини і його середовище проживання. Неможливо було б уявити життя, в якій були відсутні б усім нам звичні і затверджені поняття часу, довжини або маси. Однак, крім того що їх потрібно вміти виділяти, не менш важливо навчитися визначати і обчислювати відстані та відрізки, вага, швидкість руху предметів, хід часових проміжків. За тисячолітню історію існування людство знайшло безліч безцінних знань і зуміло систематизувати їх в окремі науки.
Поняття і позначення - ази метрології
Метрологія - це вчення, яке допомагає розібратися в вимірі різних величин. Вона дає можливість зрозуміти, що таке міра, єдність і стандартизація величин, визначає такі поняття як точність вимірювання, похибка, знайомить з різноманітними вимірювальними приладами та інструментами.
Процес вимірювання пов'язаний з визначенням даних щодо тієї чи іншої величини за допомогою дослідів, а також подальшим співвідношенням отриманих значень із загальноприйнятими стандартами і одиницями. Таким чином, можна вважати, що точність вимірювання безпосередньо залежить від того, наскільки близькі отримані в результаті дослідів дані до істинним значенням величини, які в принципі не підлягають оскарженню і є аксіомою.
абсолютна неточність
Вчені стверджують, що виміряти що-небудь абсолютно правильно практично неможливо. Справа в тому, що існує занадто багато факторів, що впливають на процес визначення величини, незалежних від дій людини. У зв'язку з цим метрологія допускає можливість існування похибок, які є неточностями, отриманими в процесі вимірювання, а також певним індикатором, який проявляє відхилення від загальноприйнятої істини і норми.
Похибка може бути систематичною або випадковою. Виключити під час досвіду першу практично неможливо, адже це такий фактор, який буде спотворювати результат кожного разу, а ось випадкова похибка може бути результатом грубої помилки або неточності аналітичної діяльності.
Знизити ймовірність похибки можна також за допомогою використання досконаліших методів та інструментів, мінімізації впливу зовнішнього впливу під час досвідченого визначення величин. Елементарним прикладом зниження похибок можна вважати використання годин, якщо проводити вимірювання часу не в годинах і хвилинах, а в частках секунди, що дозволяють робити електронні секундоміри.
Сім разів відміряй ...
Необхідність отримання абсолютно точних знань величин обумовлена \u200b\u200bвисокою технологічністю сучасного світу. Якщо першим зразком меблів був грубо збитий стільчак, деталі якого вирізалися на вічко, то нинішні технології допомагають створювати елементи тих же самих табуретів з похибкою до міліметра. Можливо, в повсякденному житті людини такі мікроскопічні значення абсолютно неважливі, проте коли точність вимірювання стосується науки, медицини, виробництва - вона стає вирішальним фактором успіху підприємства.
Якщо уважно придивитися, то найпростіші вимірювальні прилади є у кожної людини в будинку. Елементарні приклади таких - рулетка будівельна, лінійка, кухонні або підлогові ваги, безмен, лічильники електроенергії, води, газу, різні таймери і годинник, термометри і термометри. На прикладі останніх можна ще раз продемонструвати методи і точність вимірювання. Так, звичайний встановлений в приміщенні з метою визначення температури повітря в кімнаті, має шкалу з розподілом в десять градусів, тоді як ртутний термометр, призначений для вимірювання температури тіла людини, розбитий на десяту частину градуса, що допомагає знизити ймовірність похибки під час збору анамнезу хворого .
Що таке довжина і як її поміряти?
Однією з найбільш відомих і певних величин є довжина. Ймовірно, спочатку людина відміряв відстань за допомогою кроків, зараз же одиниці вимірювання відстані нормовані. Світовий стандарт - це метричних система, де найбільше значення вимірюється в кілометрах, умовно поділених на метри, сантиметри і міліметри. Існують також проміжні величини (дециметр, мікрометри), проте використовуються вони найчастіше лише у вузькоспеціалізованих областях.
Для того щоб визначити довжину, необхідно вибрати конкретний відрізок, який буде мати початок і кінець (точки А і Б), так от довжина - це значення величини найбільшого відстані на площині між цими точками. Для вимірювання довжини створено безліч інструментів від елементарних, таких як сантиметр і лінійка, до контрольно-вимірювального обладнання високого ступеня точності з мінімальною похибкою.
Побутові прилади для вимірювання довжини
Великі відстані звичайній людині вимірювати навряд чи знадобиться, кожен з нас приблизно знає протяжність своїх маршрутів, уточнити такі дані можна за допомогою автомобільного спідометра, спортивно-туристичного шагомера, або навіть використовуючи смартфон, закачавши в нього спеціальну програму.
Удома ж частіше використовуються для будівництва і ремонту. Рулетка будівельна - це те, що є в коморі у будь-якого чоловіка. Вона являє собою металеву стрічку з нанесеною на одну або обидві її сторони шкалою від 0 до 3, 5, 7,5, 30 метрів з додатковим сантиметровим і міліметровим поділом. Альтернативою простий рулетці може бути за допомогою якого можна обчислювати відстані до 250 м, крім того, вимірювання довжини ним просто робити навіть поодинці. Існують також моделі, які виводять на дисплей площа і об'єм приміщення.
штангенциркуль
Вимірювання штангенциркулем дасть максимально точний результат. Це прилад, який використовується в промисловості і надає можливість дізнатися лінійну величину деталей розміром від 0,1 мм до 15 см з мінімальною похибкою. Щоб виявити, наскільки шкала близька до істинного значення, можна використовувати такі порівняльні методи - зіставлення з уже перевіреним інструментом або з готової деталлю відповідного розміру.
Існує кілька видів даного приладу, принцип дії у них схожий, відрізняються вони довжиною міліметрової шкали і механізмом, за допомогою якого власне і проводиться вимір. Штангенциркулем з ноніусом працювати найважче, однак цей варіант дає можливість звести до мінімуму систематичні похибки. У приладі з циферблатом або цифровим екраном вимірювання робляться за допомогою електроніки і якщо інструмент належної якості, то його результати виходять достовірними з високим ступенем ймовірності.
складні технології
Ще більш складна обчислювальна техніка - це контрольно-вимірювальні прилади, які використовуються на промислових підприємствах і в організаціях, що займаються монтажем ліній електропередач, прокладанням телевізійних, телефонних та інтернет кабелів. Така техніка справляється відразу з декількома функціями. Основне завдання - це вимірювання довжини кабелю, однак попутно прилад може виявити похибки в роботі дроти, позначивши місце перебою подачі енергії, що значно мінімізує кошти та час, необхідні для виконання ремонтних робіт.
Існують різні класи вимірювальних приладів. Найелементарніші - ручні установки з лічильниками довжини кабелю, більш складні варіанти в змозі розрахувати не тільки довжину проводів, але й вимірювати широкі рулони з тканинами, папером, різними видами шнурів. Крім того, що їх використання доцільно на виробничих лініях, поширюється впровадження такої техніки на складах і в крупних торгових точках.
Як осягнути неосяжне
Вимірювання часу - також складна і важлива задача. У життєвих ситуаціях мало хто звертає увагу на те, що особисті годинник можуть поспішати або відставати на кілька хвилин від загальноприйнятого стандарту. Однак громадські організації та підприємства такої вільності собі дозволити не можуть, а тому звіряють час з показниками в держустановах, які, в свою чергу, керуються даними, отриманими за допомогою супутників.
Варто відзначити, що таке поняття, як точний час, досить умовно. Часові пояси, на які поділена планета, носять об'єктивний характер і мають пряму залежність від державних кордонів, а іноді від політичної волі уряду різних країн.