測定誤差を調べる方法。 電気測定、精度等級、測定器の誤差。 物理学の実験室ワークショップにおける測定誤差を判断するためのガイドライン

導入。 基本概念。

測定、それらを保証し、必要な条件を達成するための方法と手段の科学

精度と呼ばれる 計測学.

測定することで値を見つけることを呼びます 物理量経験豊富な

特別な技術的手段を使用して。

与えられた大きさの物理量を測定する手段をといいます。 測定.

測定の不確かさに対するその寄与は、この値を境界に沿った長方形の分布の振幅として考慮して推定されます。 彼らの典型的な不確実性は次のとおりです。 繰り返しますが、キングス フットの場合は無視できますが、干渉次元ではそれほど大きくありません。

結論として、アッベ誤差の値は、場合によっては無視できる場合もあれば、そうでない場合もあります。これが、アッベ誤差を最小限に抑えるための測定構成の構成や、可動要素とガイドの特性に常に注意を払う必要がある理由です。アッベ距離を排除または最小化します。 キングスフットの場合は、 最高品質、可動口のフィット感と直線性が向上しました。 最後に、測定の不確かさへの寄与を常に考慮する必要があります。

測定情報を取得するために設計された測定器。

人間の知覚にアクセス可能な形式はと呼ばれます 測定器.

測定器と測定器は実用的なものと模範的なものに分けられます。 動作するデバイス

を対象とした 実用化作業の実行中。 デバイスの例作業用機器など、他の測定機器の検証を目的としています。 デバイスの検証とは、測定誤差を特定し、デバイスが使用に適しているかどうかを判断することです。

測定システムの計測動作を特徴付けるために、いくつかの計測パラメータが使用されます。 これらのパラメータは次のように表現できます。 素数、値の範囲、またはグラフとして。 ここでは主なパラメータについて説明します。 公称範囲または公称範囲は、その位置を示すために使用される機器または測定システムのコマンドの特定の配置から得られる四捨五入または近似の読み取り値の 2 つの極端の間の値のセットです。

本当の意味物理量は理想的な値です

与えられた物理量を反映します。

実際の価値- これは実験的に発見され、最大値です

真の値に近い。

測定の結果として見つかった量の値をといいます。 結果

公称読み取り範囲は通常、最低値と最高値で表されます。 高い価値。 下限値がゼロの場合、公称範囲は上限値のみで定義できます。 公称0V~100Vの範囲を「100V」と表記します。

地域によっては最高額と最高額の差がある 低い価値レンジといいます。 測定範囲は動作範囲とも呼ばれ、測定機器の誤差が指定された制限内にとどまると想定される一連の測定量の値です。

測定。測定結果は常に量の真の値とは異なります。

測定結果の真(または実際の)値からの乖離 -

呼ばれた 絶対誤差.

ΔA = Ai - A、 どこ: ΔA- 絶対誤差、 アイ- 測定値



物理的なサイズ、 - 測定された量の真の値または実際の値。

測定範囲が公称範囲以下であるか、またはそれ未満です。 測定レンジの値を取得できます。 これは、任意の 2 つの連続する記号で構成されるスケールの一部です。 これは、スケールの長さの線に沿って測定された 2 つの連続するマーク間の距離です。 長さの区分は、測定単位やスケールにマークされている単位に関係なく、長さの単位で表されます。

確立された労働条件

除算値は、連続する 2 つのマークに対応するスケール値の差です。 測定器または測定システムが設計どおりに機能するために、測定中に満たされなければならない動作状態。 それらは、測定量の値の範囲と影響の数を定義します。

真の値に対する絶対誤差の比率は次のように呼ばれます。

相対測定誤差。

ここで、 γ A - 相対誤差、ΔA - 絶対誤差、A - 測定値の真の値または実際の値。

測定方法。

動作限界

測定器または測定システムが、その後意図された動作条件下で使用された場合に、指定された計測学的特性を損傷または劣化させることなく耐える必要がある極端な動作条件。 この条件は、保管、輸送、操作によって異なる場合があります。 また、測定された量と影響の数の限界を理解することもできます。

初期動作条件

基準条件とは、測定器や測定システムの動作確認や測定結果の比較のために定められた通常の条件です。 これらの条件には通常、測定器に影響を与える影響量の基準値または基準範囲が含まれます。 また、測定量の範囲と影響の大きさも定義します。

直接測定とは、量の望ましい値が得られる測定です。

測定装置の測定値から直接求めることができます。 たとえば、現在の

電圧、抵抗。

間接的測定値は、目的の値が得られる測定値です。

量は、この間の関係を計算することによって求められます。

これは、特定の条件下での刺激と対応する反応との関係です。 温度に応じた熱電対の電動力。 この関係は次のように表すことができます。 数学の方程式、数値表またはグラフ。 感度は、測定システムの指示の変化と、それに対応する測定量の大きさの変化との関係によって特徴付けられます。 通常、指針付きの機器では、感度は指針の端のオフセットと測定される量の単位との比として設定されます。

直接測定によって決定されるマグニチュードおよびその他の量。 たとえば、オームの法則に従って、電流と電圧の値を知り、抵抗を決定します。

測定方法。

測定方法- 測定機器を使用するための一連のテクニックです。

測定原理。 次の測定方法が区別されます。

これは、測定機器の応答に目立った変化を引き起こさない刺激の最大の変化であり、入力信号の変化はゆっくりと均一です。 移動度の閾値は、たとえばノイズや磨耗に依存する可能性があります。 刺激の値にも依存する可能性があります。

分解能は、対応する読み取り値に顕著な変化を引き起こす測定量の最小の変動です。 分解能は、たとえばノイズや磨耗、さらには測定変数の大きさに依存する場合があります。 解像度は機器の種類に応じて評価されます。

1. 直接評価法、そのときの測定結果は

測定値は測定装置の読み取り値から直接計算されます。

2. 比較方法、数量の値が値と比較されるとき、

いかなる措置でも。 3つあります さまざまな方法比較。

2.1. 差分法.

2.2. ヌルメソッド。

安定性とは、測定器がその計測特性を長期間にわたって維持できる能力のことです。 安定性はいくつかの方法で定量化できます。 例: 計量特性が特定の値から変化する時点まで、または特定の期間にわたる特性の変化に関して。

測定値を変更せずに、測定装置の適合性を特徴付けます。 測定システムは質量の値を変更しないため、スケールは質量を測定するための個別のツールです。 温度が測定される環境を加熱する温度計は、独立したものではありません。

2.3. 置換方法。

差分法- これは、測定された量と

既知の量と測定量の値は差の値によって決定されます。

Nullメソッド露光結果を比較する方法です。

測定された既知の量がゼロになり、その後、機器のスケールに従って

ドリフトとは、測定機器の計測特性の変化による、時間の経過に伴う連続的または段階的な読み取り値の変化です。 ドリフトは、測定量の変化や影響量の変化とは関連しません。 これは、刺激が与えられた瞬間から次の瞬間までの間隔です。 急変指定された 2 つの定数値と、対応する読み取り値が最終定常状態値付近の特定の制限内に留まる点との間。

精度は精度とも呼ばれ、真の値に近い答えを与える測定機器の能力であり、測定値と測定量の真の値との一致度として定義できます。 精度は定性的な概念であり、精度と混同しないでください。

測定された量の値を決定します。 たとえば、ブリッジ型抵抗計です。

置換方法、測定された量が既知の量に置き換えられます。

サイズ(寸法)。 たとえば、均等装備の秤です。

どのような測定でも、測定結果は真の値と異なります

測定ツールや方法の不完全性、主観的な誤差によるもの

指定された計測要件に準拠し、指定された動作条件下で、指定された制限内に測定誤差または測定の不確かさを維持するように設計された、あるクラスの測定器または測定システム。 この考え方は具体化された施策にも当てはまります。 精度クラスは通常、クラスインデックスと呼ばれる通常の方法で数値または記号で示されます。

測定器の指示誤差

スタンダードクラスのゲーム。 この誤差は、測定装置の読み取り値と対応する入力変数の真の値の差によって決まります。 実際には、なぜなら 本当の意味決定できない場合は、真の真の値が使用されます。 この誤差の概念は、主に機器を参照標準と比較するときに適用されます。 具体化された尺度の場合、エラーは、表示とそれに割り当てられた値によって特徴付けられます。

実験者によるものであり、測定結果に対するさまざまなランダムな影響によるものです。 測定誤差が発生します。

測定誤差。

系統的誤差 一定または規則的なままである

変化。

器械誤差- 使用した測定器の誤差。

インストールエラーデバイスの不適切な取り付けが原因で発生した場合

最大許容誤差または最大許容誤差は、特定の測定、測定器、または測定システムの仕様または規則によって許容される、既知の基準値に対する測定誤差の極値です。 これは、誤差マージンまたは最大許容誤差とも呼ばれます。

トレンドバイアスまたはフェアネスバイアスは、測定器の表示バイアスであり、繰り返される表示の平均回数と基準値として定義されます。 測定器の傾向は通常、対応する繰り返し測定回数を指定する際の誤差の平均によって推定されます。

測定を行っています。

方法論上の誤り測定方法の不完全性により生じたもの。

ランダムエラー - ランダムに変更されるため、

測定量の値は、いくつかの測定間で異なります。

それも可能です 重大なエラーデバイスの誤った読み取りが原因です。

系統的なエラーを発生させずに指示を提供する測定器の機能。 再現性とは、同じ測定条件下で同じ測定対象を繰り返し適用したときに、非常に類似した読み取り値を提供する測定機器の能力です。

オブザーバーによる変数の最小化。 同じ測定手順。 同じ鑑定士。 同じ条件下で使用された測定機器であっても。 同じ場所。 短期間での繰り返し。 再現性は、読み取り値の分散特性の観点から定量化できます。

測定器用 直接的な行動、つまり 直接評価デバイスは、次の種類のエラーを示します。

デバイスの基本的なエラー- これは、次の場所にあるデバイスのエラーです。

通常の状態、つまり 通常の位置、温度 20±5 ℃、外部磁界やその他の外部影響の影響を受けない状態。

測定器のヒステリシスとは、ある測定値に対して、測定値を増加させた場合の測定値と、測定値を減少させた場合の測定値に差が生じた場合に生じる測定誤差のことです。 この値は、充電および放電サイクルが完全か部分的かによって異なる場合があります。 ヒステリシスは機械装置における非常に典型的な現象であり、誤差の原因は主に摩擦に伴う緩みや変形です。

エラーの減少絶対誤差と測定装置の上限の比として定義されます。 デバイスの上限は、デバイスの公称値とも呼ばれます。 指定された誤差はパーセンテージで表されます。

楽器のスケールについて は主な最大許容値の減少を示します

測定システムの不確かさを計算するには 3 つのステップがあります。 不確実性パラメータを決定し、 環境。 各成分の絶対不確かさを計算します。 使用 絶対値システムの不確実性と入力に対するシステムの不確実性を計算するための不確実性。

ステップ 1: 推定された不確実性に影響を与える変数を特定します。 まず、各コンポーネントがシステムにどのように接続されているかを判断し、推定された不確実性に影響を与えるすべての関連変数を特定します。 ステップ 2: 各コンポーネントの絶対不確かさを計算します。

エラーデバイス。

測定値がデバイスの上限値より小さい場合、発生する可能性のある誤差が大きくなります。

どこ: γnv- 機器のスケール上の任意の点で考えられる最大の相対誤差、 γ追加– デバイスの主な最大許容減少誤差、 あん– 測定装置の上限、 – 測定結果。

次に、各コンポーネントの絶対不確かさを計算します。 さまざまなエラーの表示に応じて、次の 2 つがあります。 異なる方程式不確実性を計算します。 以下に 2 つの方程式系を示します。 式 1: 絶対不確かさ = ±。

各コンポーネントのカタログやマニュアルに記載されている仕様を参照することで、上式からパラメータ値を求めることができます。 上式のパラメータ値は各コンポーネントのカタログまたはマニュアルで確認できます。

たとえば、-10 V の場合、入力電圧 = 読み取り値の % - 入力ゲインに基づく正味の不確かさの %。 これは通常、フィルタ設定、またはサンプルの平均数ではなく 1 つのサンプルの選択に依存します。 温度ドリフト。 これには、周囲温度の変化によって生じる誤差が考慮されています。

  • 入力電圧は、デバイスによって設定された電圧範囲です。
  • これにはゲイン誤差が考慮されます。
  • オフセット - 最大オフセット誤差。
端子ブロックまたは接続ブロックは、減衰を伴う回路を備えていない限り、ゲイン段とはみなされないことに注意してください。

十分な測定精度を得るには、つまり 誤差が最小になるように、マルチリミット測定装置の測定限界は、測定値が装置の公称値の少なくとも 3 分の 1 の値になるように選択されます。 米。 1.

測定は次の方法で実行できます。 程度は様々ですが正確さ。 同時に、精密機器であっても絶対に正確というわけではありません。 絶対的かつ 相対誤差小さいかもしれませんが、実際には、ほとんど常にそこにあります。 近似との違い 正確な値ある量を絶対といいます エラー。 この場合、偏差は大きくなる場合も小さくなる場合もあります。

必要になるだろう

  • - 測定データ;
  • - 電卓。

説明書

数える前に 絶対誤差、初期データとしていくつかの公準を取ります。 重大なエラーを排除します。 必要な修正がすでに計算され、結果に適用されていることを受け入れます。 このような修正には、たとえば、元の測定点の移転が考えられます。

ランダムなエラーが既知であり、考慮に入れられることを出発点として考えてください。 これは、それらが体系的ではない、つまり、この特定のデバイスの絶対的かつ相対的な特性であることを意味します。

ランダム誤差は、非常に正確な測定であっても結果に影響を与えます。 したがって、どのような結果も多かれ少なかれ絶対値に近づきますが、常に矛盾が生じます。 この間隔を決定します。 (Xizm-ΔХ)≤Xizm≤(Xizm+ΔХ)の式で表すことができます。