Класифікація вимірювань

1. Класифікація вимірювань

Вимірювання
Прямі
Непрямі
Опосередковані
Сукупні
Сумісні
Абсолютні
Відносні
Статичні
Динамічні
Однократні
Багаторазові
Рівноточні
Нерівноточні
Лабораторні
Технічні

2.

Пряме вимірювання. Вимірювання однієї величини, значення якої
знаходять безпосередньо без перетворення її роду та використання
відомих залежностей.
Непряме вимірювання. Вимірювання, у якому значення однієї чи
декількох вимірюваних величин знаходять після перетворення
роду величини чи обчислення за відомими залежностями їх від
декількох величин аргументів, що вимірюються прямо

3.

Опосередковане вимірювання. Непряме вимірювання однієї
величини з перетворенням її роду чи обчисленнями за
результатами вимірювань інших величин, з якими вимірювана
величина пов’язана явною функціональної залежністю.
Сукупне вимірювання. Непряме вимірювання, в якому значення
декількох одночасно вимірюваних однорідних величин отримують
розв’язанням рівнянь, що пов’язують різні сполучення цих величин,
які вимірюються прямо чи опосередковано.
Сумісне вимірювання. Непряме вимірювання, в якому значення
декількох одночасно вимірюваних різнорідних величин отримують
розв’язанням рівнянь, які пов’язують їх з іншими величинами, що
вимірюються прямо чи опосередковано.

4.

Статичне вимірювання. Вимірювання величини, яку можна
вважати незмінною за час вимірювання (коли похибкою, що
виникає від її зміни, можна знехтувати).
Динамічне вимірювання. Вимірювання величини, що змінюється за
час вимірювання.

5.

• Лабораторні вимірювання. Вимірювання, за яких похибки
кожного результату вимірювання оцінюють за даними, що
одержані при цьому вимірюванні. Лабораторні вимірювання
виконуються висококваліфікованими спеціалістами найчастіше
універсальними взірцевими засобами вимірювання в наукових
дослідах, в метрологічних дослідженнях еталонів одиниць та при
розробці і атестації методик виконання технічних вимірювань.
• Технічні вимірювання. Вимірювання, які виконуються в заданих
умовах згідно з розробленою та рекомендованою раніше
методикою, при цьому похибки вимірювання, які при її
проведенні окремо не визначають, повинні бути нижче
встановлених нею. Технічні вимірювання – це вимірювання, які
виконуються за атестованими методиками виконання вимірювань
за допомогою серійних засобів вимірювань, що повинно
забезпечувати заданий рівень похибок.

6. Алгоритм виконання вимірювальної процедури

7.

• Постанова вимірювального завдання. Розв’язуючи цю
проблему, перш за все визначають рід вимірюваної величини,
діапазон, в якому вона може змінюватись. На цьому ж етапі
обґрунтовується точність кінцевого результату. Правильність
формулювання поставленого завдання визначає в кінцевому
підсумку якість вимірювань і економічні витрати на їх виконання.
Вибір методу вимірювання. Здійснюється аналізом
методичних похибок
існуючих методів вимірювання. Якщо вибрано
метод вимірювання, похибка якого
м буде меншою за деяку припустиму похибку
м.прип, то переходять до розв’язання наступної проблеми.

8.

• Синтез вимірювальної структури (кола). Один і той самий метод
вимірювання може бути реалізований різними способами. Тому
дуже важливо правильно вибрати вимірювальну схему і
конкретно реалізувати її. В цьому випадку розглядають питання
раціональної реалізації засобів вимірювання з точки зору
забезпечення необхідних метрологічних характеристик (похибка
засобів вимірювання ΔЗВ; ΔЗВ.прип), габаритів, маси тощо.

9.

Обробка результатів вимірювання. Для широкого класу
експериментальних досліджень можна виділити такі етапи
обробки результатів вимірювань.
• Перший етап. Зчитування (зняття) інформації, перетворення її в
цифровий код і запис в запам’ятовувальний пристій
мікропроцесора.
• Другий етап. Статистична обробка результатів спостереження з
оцінюванням ступеня довіри.
• Третій етап. Інтерпретація результатів, одержаних на другому
етапі обробки. Вона містить, як правило, оцінку шуканих
характеристик явища чи об’єкта, що вивчається.

10.

11.

за способом числового вираження
За способом числового вираження розрізняють абсолютну, відносну,
приведену, основну та додаткову похибки вимірювання.
Абсолютна похибка вимірювання різниця між виміряним значенням Xв
і істинним значенням Xі вимірюваної величини:
= Xв Xі
Абсолютну похибку, взяту зі зворотним знаком, називають поправкою:
П =
Відносна похибка вимірювання є відношенням абсолютної похибки
вимірювання до істинного значення вимірюваної величини і може бути
вираженою як доля від істинного значення вимірюваної величини, зазвичай в
процентах:
= / Xі

12.

Приведена похибка вимірювання пр відношення абсолютної похибки до
нормуючого значення вимірюваної величини XN (певне встановлене значення),
відносно якого розраховується приведена похибка:
пр = / XN
Нормуючим значенням може бути:
а) кінцеве значення шкали приладу, коли нуль-позначка знаходиться на
краю або поза шкалою;
б) певне номінальне значення, коли прилад призначений для вимірювань
величин, що мають номінальне значення;
в) арифметичній сумі кінцевих значень діапазону вимірювань, якщо
прилад має двобічну шкалу, тобто нуль-позначка міститься посередині
шкали.

13.

Клас точності приладу Kп є його узагальненою характеристикою, яка
визначається максимальною абсолютною похибкою Δхмакс і кінцевим
значенням шкали приладу хк (або 2хк, якщо нуль-відлік міститься посередині
шкали приладу):
Kn
Δx макс
хк
Клас точності характеризує властивості приладів щодо точності, але не є
безпосередньо показником точності вимірювань, здійснюваних за допомогою
цих приладів.

14.

Абсолютну похибку приладу п залежно від біжучого значення вхідної
величини можна представити через її адитивну 0 і мультиплікативну SX
складові: п = ( 0 + SX).
Адитивна похибка (похибка нуля) 0 похибка, що не залежить від
чутливості приладу і є постійною для всіх значень вхідної величини в межах
діапазону вимірювань (рис.2.3.1, а).
Y
a)
Y
Δ0
б)
δSX
Х
Х
Рисунок 2.3.1. Адитивна a) та мультиплікативна б) похибки вимірювальних приладів

15.

Мультиплікативна похибка (похибка чутливості) SX похибка, що
залежить від чутливості приладу і така, що змінюється пропорційно біжучому
значенню вхідної величини ( S відносна похибка чутливості приладу)
(рис.2.3.1, б).
В такому разі відносна похибка чутливості приладу може бути записаною
у вигляді:
від = ( S + 0 / X)

16.

Методичні похибки виникають із-за недостатньої розпрацьованості теорії
явищ, покладених в основу вимірювання і неточності співвідношень, що
використовуються для знаходження оцінки вимірюваної величини. До
методичних похибок відносять: похибки дії на об’єкт вимірювання
вимірювального приладу; похибки, пов’язані з певною невизначеністю
параметрів, самого об’єкту вимірювання, тощо.

17.

Інструментальні
похибки
(апаратурні)
обумовлюються
недоліками
(схемними, конструктивними) самого вимірювального приладу, станом
приладу на даному етапі його експлуатації і т.п.
Суб’єктивні похибки (похибки оператора) пов’язані з недосконалістю
органів чуття людини, натренованості і уважності оператора, його
індивідуальних особливостей, тощо. При роботі оператора з цифровим
вимірювальним приладом суб’єктивні похибки, як правило, відсутні.
Зовнішні похибки обумовлюються впливом зовнішніх умов як на об’єкт
вимірювання, так і на вимірювальний прилад.

18.

Систематичні похибки є складовими похибки вимірювання, котрі
залишаються постійними, або закономірно змінюються при повторних
вимірюваннях однієї і тієї ж величини за тих же умов вимірювання.
Систематичні похибки, що закономірно змінюються, в свою чергу поділяють
на прогресуючі (такі, що зростають або зменшуються), періодичні і такі, що
змінюються за складним неперіодичним (непередбачуваним) законом.

19.

До постійних систематичних похибок відносять похибки градуювання
шкали; похибки, обумовлені неточністю встановлення нуля, значення міри,
температурні похибки, тощо.
До змінних систематичних похибок відносять похибки, обумовлені
нестабільністю напруги джерела живлення, впливом електромагнітних полів і
т.п.

20.

Випадкові похибки вимірювання такі, що при повторних вимірюваннях
однієї і тієї ж величини, змінюються не за певним законом, а випадковим
чином. Величину і знак випадкової похибки визначити неможливо, оскільки
випадкова похибка за визначенням є результатом дії причин, неоднакових в
кожному окремому експерименті, а отже таких, що не піддаються обліку.
Виявити і усунути їх можна лише шляхом багаторазових вимірювань однієї і
тієї
ж
величини
і
опрацювання
результатів
математичної статистики і теорії ймовірностей.
вимірювань
методами

21.

Грубі похибки такі, що суттєво перевищують очікувані похибки за даних
умов проведення вимірювання. Вони можуть виникати, наприклад, при різких
короткочасних змінах величин, що впливають на результат вимірювання
(сплеск напруги живлення, струс вимірювального приладу, тощо).
Промахи похибки, котрі явно і різко спотворюють результат
вимірювання. Як правило, це результат невірних дій експериментатора,
порушень в схемах приладів, тощо. Результати вимірювань, що привели до
промахів, при подальшому опрацюванні, як правило, відкидають.