Chyby jsou odchylky výsledků měření od skutečné hodnoty veličiny. Skutečnou hodnotu lze zjistit pouze provedením četných měření. V praxi je to nemožné implementovat.
Pro analýzu odchylek se za skutečnou hodnotu naměřené hodnoty považuje hodnota nejbližší skutečné hodnotě. Získává se pomocí vysoce přesných měřicích přístrojů a metod. Pro usnadnění měření, pro zajištění možnosti eliminace odchylek se používají různé klasifikace chyb. Zvažte hlavní skupiny.
Metoda vyjádření
Pokud klasifikujeme chyby měřicích přístrojů na tomto základě, můžeme rozlišit:
- Absolutní odchylky. Jsou vyjádřeny v jednotkách měřeného množství.
- Relativní odchylka. Vyjadřuje se poměrem absolutní chyby a výsledku měření nebo skutečné hodnoty měřené veličiny.
- Snížená odchylka. Je to vyjádřená relativní chybapoměr absolutní odchylky měřicího přístroje a hodnoty brané jako konstantní ukazatel v celém rozsahu odpovídajícího měření. Jeho volba je založena na GOST 8.009-84.
Pro mnoho měřicích přístrojů je stanovena třída přesnosti. Daná chyba je zavedena proto, že relativní hodnota charakterizuje odchylku pouze v určitém bodě na stupnici a závisí na parametru měřené hodnoty.
Podmínky a zdroje
Při klasifikaci chyb podle těchto kritérií se rozlišují hlavní a další odchylky.
První jsou chyby měřicích přístrojů za normálních podmínek použití. Hlavní odchylky jsou způsobeny nedokonalostí převodní funkce, nedokonalostí vlastností přístrojů. Odrážejí rozdíl mezi skutečnou konverzní funkcí zařízení za normálních podmínek a jmenovitou (stanovenou v regulačních dokumentech (technické podmínky, normy atd.)).
Dodatečné chyby se vyskytují, když se hodnota odchyluje od normální hodnoty nebo kvůli překročení hranic normalizované oblasti.
Normální podmínky
V normativní dokumentaci jsou definovány následující normální parametry:
- Teplota vzduchu 20±5 stupňů
- Relativní vlhkost 65±15%.
- Napětí sítě 220±4, 4 V.
- Frekvence napájení 50±1Hz.
- Žádná magnetická ani elektrická pole.
- Vodorovná poloha zařízení s odchylkou ±2 stupně.
Třída přesnosti
Toleranční limity odchylek mohou být vyjádřeny v relativní, absolutní nebo redukované chybě. Aby bylo možné vybrat nejvhodnější měřicí nástroj, je provedeno srovnání podle jejich zobecněné charakteristiky - třídy přesnosti. Zpravidla je to hranice přípustných základních a dodatečných odchylek.
Třída přesnosti vám umožňuje pochopit limity chyb stejného typu měřicích přístrojů. Nelze jej však považovat za přímý ukazatel přesnosti měření prováděných každým takovým přístrojem. Klasifikaci chyb měření totiž ovlivňují i další faktory (podmínky, metoda atd.). Tuto okolnost je třeba vzít v úvahu při výběru měřicího přístroje v závislosti na přesnosti specifikované pro experiment.
Hodnota třídy přesnosti se odráží v technických podmínkách, normách nebo jiných regulačních dokumentech. Požadovaný parametr je vybrán ze standardního rozsahu. Například pro elektromechanická zařízení jsou následující hodnoty považovány za normativní: 0, 05, 0, 1, 0, 2 atd.
Znáte-li hodnotu třídy přesnosti měřicího přístroje, můžete zjistit přípustnou hodnotu absolutní odchylky pro všechny části rozsahu měření. Indikátor se obvykle aplikuje přímo na stupnici zařízení.
Povaha změny
Tato funkce se používá při klasifikaci systematických chyb. Tyto odchylky zůstávajíkonstantní nebo se mění podle určitých vzorů při provádění měření. Zařaďte do této klasifikace a druhy chyb, které mají systematický charakter. Patří sem: instrumentální, subjektivní, metodologické a jiné odchylky.
Pokud se systematická chyba blíží nule, tato situace se nazývá správnost.
Při klasifikaci chyb měření v metrologii se rozlišují i náhodné odchylky. Jejich výskyt nelze předvídat. Náhodné chyby nejsou zodpovědné; nelze je z procesu měření vyloučit. Náhodné chyby mají významný dopad na výsledky výzkumu. Odchylky lze snížit opakovaným měřením s následným statistickým zpracováním výsledků. Jinými slovy, průměrná hodnota získaná opakovanými manipulacemi bude blíže skutečnému parametru než hodnota získaná z jediného měření. Když se náhodná odchylka blíží nule, hovoří o konvergenci indikátorů měřicího zařízení.
Další skupina chyb v klasifikaci - chybí. Zpravidla jsou spojeny s chybami operátora nebo nezapočtenými vlivem vnějších faktorů. Chyby jsou obvykle vyloučeny z výsledků měření a neberou se v úvahu při zpracování přijatých dat.
Závislost na velikosti
Odchylka nemusí záviset na měřeném parametru ani mu být úměrná. Podle toho při klasifikaci chyb v metrologii, aditivní amultiplikativní odchylky.
Ty druhé se také označují jako chyby citlivosti. Aditivní odchylky se obvykle objevují v důsledku snímačů, vibrací v podpěrách, tření a hluku. Multiplikativní chyba je spojena s nedokonalostí seřízení jednotlivých částí měřicích přístrojů. To zase může být způsobeno různými důvody, včetně fyzického a zastaralého vybavení.
Normalizace charakteristik
Provádí se v závislosti na tom, která odchylka je významná. Pokud je aditivní chyba významná, limit je normalizován ve formě redukované odchylky, pokud je multiplikativní, použije se vzorec pro relativní velikost změny.
Jedná se o normalizační metodu, ve které jsou oba ukazatele souměřitelné, to znamená, že hranice přípustného hlavního rozdílu je vyjádřena ve dvoučlenném vzorci. Proto se indikátor třídy přesnosti skládá také ze 2 čísel c a d v procentech, oddělených lomítkem. Například 0,2/0,01 První číslo vyjadřuje relativní chybu za normálních podmínek. Druhý indikátor charakterizuje jeho nárůst se zvýšením hodnoty X, tj. odráží vliv aditivní chyby.
Dynamika změn měřeného ukazatele
V praxi se používá klasifikace chyb, která odráží povahu změn měřené veličiny. Zahrnuje oddělení odchylek:
- Statický. Takové chyby vznikají při měření pomalu se měnícím respvůbec se nemění.
- Dynamické. Objevují se při měření fyzikálních veličin, které se rychle mění v čase.
Dynamická odchylka je způsobena setrvačností zařízení.
Funkce odhadování odchylek
Moderní přístupy k analýze a klasifikaci chyb jsou založeny na principech, které zajišťují shodu s požadavky na jednotnost měření.
Pro dosažení cílů hodnocení a výzkumu je odchylka popsána pomocí modelu (náhodného, instrumentálního, metodologického atd.). Definuje charakteristiky, které lze použít ke kvantifikaci vlastností chyby. V průběhu zpracování informací je nutné najít odhady takových charakteristik.
Model je vybrán s ohledem na data o jeho zdrojích, včetně těch získaných během experimentu. Modely se dělí na nedeterministické (náhodné) a deterministické. Ty druhé jsou vhodné pro systematické odchylky.
Obecný model pro náhodnou chybu je hodnota, která implementuje funkci rozdělení pravděpodobnosti. Odchylné charakteristiky se v tomto případě dělí na intervalové a bodové. Při popisu chyby výsledků měření se obvykle používají intervalové parametry. To znamená, že limity, ve kterých se odchylka může nacházet, jsou definovány jako odpovídající určité pravděpodobnosti. V takové situaci se hranice nazývají spolehlivost a pravděpodobnost, v tomto pořadí, spolehlivost.
Bodové charakteristiky se používají v případech, kdy není potřeba nebo možnost odhadnout meze spolehlivosti odchylky.
Zásady hodnocení
Při výběru odhadů odchylek se používají následující ustanovení:
- Jednotlivé parametry a vlastnosti vybraného modelu jsou charakterizovány. To je způsobeno tím, že modely odchylek mají složitou strukturu. K jejich popisu se používá mnoho parametrů. Jejich určení je často velmi obtížné a v některých situacích dokonce nemožné. Úplný popis modelu navíc v mnoha případech obsahuje nadbytečné informace, přičemž znalost jednotlivých charakteristik postačí k realizaci úkolů a dosažení cílů experimentu.
- Odhady odchylek jsou stanoveny přibližně. Přesnost charakteristik je v souladu s účelem měření. Je to způsobeno tím, že chyba charakterizuje pouze zónu nejistoty výsledku a není potřeba její konečná přesnost.
- Odchylky je lepší přehánět než podceňovat. V prvním případě se kvalita měření sníží, v druhém případě je pravděpodobné úplné znehodnocení získaných výsledků.
Odhadněte chyby před nebo po měření. V prvním případě se to nazývá a priori, ve druhém - a posteriori.
