Оглавление:
Исключение систематических погрешностей в процессе измерения
- Устранение систематических ошибок в процессе измерения является эффективным способом устранения многих вредных воздействий. Нет необходимости в специальных установках или устройствах. В принципе, те или иные методы измерения могут не только устранить ошибку, возникающую в результате воздействия, но и оценить ее степень. Исключением из этого метода являются в основном ошибки оборудования, ошибки установки и ошибки от внешних воздействий. Некоторые постоянные ошибки субъективного характера могут быть устранены только в процессе измерения путем повторных измерений несколькими людьми.
Типичные методы устранения ошибок процесса измерения, обсуждаемые ниже, применяются в первую очередь к измерению стабильных параметров и явлений, поскольку требуются повторные измерения. Метод замены. Это один из самых распространенных способов устранения ошибок. Дело в том, что измеряемый объект заменяется известной мерой. Это в то же время это было в то же время Я сам. Давайте рассмотрим некоторые из наиболее типичных примеров использования альтернативных методов. Точное взвешивание часто выполняется с использованием следующего жирного метода: Поместите взвешенную массу на одну чашу весов.
В целях повышения эффективности национальной экономики необходимо периодически пересматривать требования к объектам стандартизации в целях соответствия требованиям технологического прогресса. Людмила Фирмаль
Например, при приложении нагрузки к другой чашке (например, негигроскопичной или неиспаряемой), которая не изменяется во время измерения, например дроби, баланс находится в равновесии. Когда равновесие достигнуто, взвешенная масса удаляется, и вес помещается на место до достижения равновесия. Общий вес весов, необходимый для восстановления равновесия, соответствует значению взвешенного веса. Поэтому можно сделать исключение из результатов взвешивания ошибок, вызванных неоднородностями баланса. Этот метод был усовершенствован Д. И. Менделеевым.
Все взвешивания прикреплены к чаше весов для взвешивания, а весы уравновешены любой нагрузкой. Затем поместите груз на чашку, в которую он был помещен, и удалите часть веса, чтобы восстановить равновесие. Общая масса полученных весов соответствует значению взвешенной массы. Этот вариант альтернативного метода не только устраняет ошибки из несбалансированного баланса, но также сохраняет неизменной чувствительность при взвешивании различных масс. Степень чувствительности рычажной шкалы зависит от нагрузки. В результате только одна нагрузка может обеспечить постоянную чувствительность.
В настоящее время лабораторные весы, построенные по этому принципу, изготавливаются в Советском Союзе и за рубежом с использованием рычагов, оборудованных весами, для подсчета значений массы внешних и собранных весов. Вес снят. Методы замены широко используются при измерении электрических параметров — сопротивления, емкости и индуктивности. Процедура измерения в основном такая же, как и во время взвешивания. Объект, электрическое сопротивление, индуктивность или емкость которого подлежат измерению, содержится в той или иной измерительной цепи.
В большинстве случаев метод нулевого баланса (мост, компенсация и т. Д.) Используется для выполнения электрического баланса цепи. После балансировки переменные значения измерения включаются вместо объекта измерения без изменения схемы. Сопротивление накопителя, емкость, индуктивность. Переменный конденсатор или индуктивность. Изменяя свою стоимость, они достигают восстановления цепного равновесия.
В этом случае альтернативный метод устраняет остаточные дисбалансы в мостовой схеме, влияние магнитных и электрических полей на цепь, взаимодействие отдельных элементов схемы, а также утечки и другие паразитные явления. Другим примером является определение характеристик источника света путем сравнения его со стандартной лампой накаливания с использованием фотометра. Фотометр наблюдает за двумя смежными белыми полями (визуально или с использованием фотоэлементов), одно из которых освещается исследуемым источником света, а другое освещается так называемой лампой сравнения.
Отрегулируйте оба поля, чтобы иметь одинаковое освещение. Затем вместо исследуемого источника света будет установлена примерная лампа, и будет достигнуто равное восстановление освещенности обоих полей фотометра без изменения настройки лампы сравнения. В этом случае альтернативный способ исключает влияние изменений степени поглощения света в обоих оптических каналах фотометра. Приведенный выше пример не исчерпывает возможности использования метода замещения для устранения многих ошибок, возникающих во время измерения. Метод исправления знаковых ошибок.
Способ устранения этой ошибки состоит в том, что измерение выполняется дважды, так что результатом является ошибка, которая по существу известна, но неизвестна по размеру. Ошибки исключаются при расчете среднего значения. В алгебраической форме это может быть выражено как: Пусть% 1 и X2 будут результатом двух измерений. D — Систематическая ошибка. Его природа известна: его важность неизвестна. Ся — ценность этого безошибочного измерения. тогда * 1 = * d + D; x2 = xd — D.
Среднее значение ~ X = * + * — (* + *) + (* — *) = x. (Vi 1) 2 2 д. Чтобы повысить точность результата и оценить его уровень, выполняется серия повторных измерений, и все ошибки с положительным знаком выравниваются с равным количеством отрицательных ошибок, чтобы устранить указанную ошибку. Так что должно быть выполнено четное количество измерений. Этот метод ограничен. Используется для исключения только тех ошибок, в которых источник имеет указанное действие. Типичным примером компенсации является устранение ошибок, вызванных воздействием магнитного поля Земли.
Этот метод используется, когда для измерения используются измерительные инструменты. Измерительный инструмент знает (или предполагает), что показания могут быть ошибочными под воздействием магнитного поля Земли. Первое измерение может быть выполнено, когда прибор находится в любом положении. Перед выполнением второго измерения поверните прибор на 180 ° в горизонтальной плоскости.
В первом случае положительная ошибка возникает, когда магнитное поле Земли добавляется к магнитному полю прибора, и если оно вращается на 180 °, магнитное поле Земли имеет противоположный эффект и отрицательную ошибку, равную начальной величине. вы. Дальнейшее внимание может быть уделено применению метода для исправления ошибки знака, чтобы устранить ошибки, вызванные воздействием магнитных полей различного происхождения.
Следует отметить, что поле от источника является неоднородным, даже если оно расположено не очень близко. Часть измерительного прибора, которая воздействует на магнитное поле, может быть размещена в другом месте. Ошибка, вызванная влиянием магнитного поля, в этом случае меняет не только знак, но и размер. Кроме того, внешнее магнитное поле может меняться со временем. Описанный метод, безусловно, полезен для обнаружения воздействия магнитных полей на измерительный прибор. Повторяя его, вы также можете проверить, являются ли эти эффекты постоянными и стабильными.
- Используя метод, который исправляет ошибку знака, ошибки, вызванные явлениями гистерезиса (такими как магнитный гистерезис в ферромагнитных материалах и механический гистерезис в упругих материалах), могут быть устранены. Контрастный метод. Этот метод очень похож на исправление ошибок знака. Это связано с тем, что, поскольку измерение выполняется дважды, причина первой ошибки измерения будет отрицательно влиять на результат второго измерения.
Примером является взвешивание равновесного равновесия (метод, предложенный Гауссом для устранения ошибок из-за остаточной неравномерности). При первом взвешивании масса x, помещенная в одну чашку весов, уравновешивается весом общей массы pi, помещенной в другую чашку. тогда Где 1g 11 — фактическое соотношение плеч. Взвешенная масса затем переносится в чашку, в которую помещается вес, и масса переносится в чашку, где размещается вес. Поскольку отношение плеч 4 A не совсем равно 1, баланс нарушается, и для баланса массы x необходимо использовать общую массу вес Ig.
Серийное и массовое производство, как правило, организуется только в изделиях со стандартизированными размерами, показателями качества и зачастую дизайном. Людмила Фирмаль
Деление уравнения (U1.2) на уравнение (U1.3) дает следующее: x = ~t^t.2 Или если t1 и t2 немного отличаются друг от друга X ~ 2 * Это уравнение и уравнение (U1.1) совпадают. Однако уравнение (U1.1), полученное путем исправления ошибки со знаком, точно отражает суть исключения ошибки. В этом случае формула является приблизительной. Сравнивая оба метода с формулой, вы можете увидеть, что метод исправления ошибок включает в себя ошибку, которая удаляется как термин (алгебраически), а не как коэффициент.
Особенностью противоположного метода является то, что фактическая пропорция плеча может быть определена. Следовательно, умножая уравнения (U1.2) и (U1.3) в примере взвешивания по Гауссу, Основной областью применения метода оппозиции является устранение ошибок при сравнении измерений с измерениями примерно равных значений. Методы контрастирования используются, например, в равновеликих мостах для измерения параметров электрических цепей, главным образом при измерении электрического сопротивления постоянному току. Пример.
Сопротивление x измеряется с помощью моста одинакового плеча, где каждое плечо r2 и G3 (см. Гл. X на рис. 34) равно 1000 Ом. Мостовое равновесие было достигнуто при r = 1000,4 Ом. После изменения положения x и r4 равновесие было достигнуто при Г1 = 1000,2 Ом. x 1000L + 10 . 2 2 Определите фактическую пропорцию плеча = 1 10 ° 0,4-1000,2 ^ 1 1 г, 2 1000, 2 Симметричный метод наблюдения. Симметричные методы наблюдения используются для устранения прогрессивных ошибок, которые являются линейными функциями времени (или другой величины). Такую функцию можно нарисовать в виде графика (рисунок 14).
Время наносится на абсциссу, а время — на ординату. В зависимости от прогрессивной ошибки и характеристик измерительного устройства, прогрессивная ошибка может увеличиваться с момента первого измерения. После этого происходит второе, третье и все последующие измерения. Однако смещение значений, распознаваемых устройством, уже включает в себя прогрессивную Греховность. Симметричные методы наблюдения состоят в том, что измерения производятся непрерывно через равные промежутки времени.
При обработке используйте свойства результата любых двух наблюдений, которые симметричны относительно относительной средней точки интервала наблюдения. Это свойство Ошибка, полученная в результате пары симметричных наблюдений, равна ошибке, соответствующей средней точке интервала. Например, было проведено 5 измерений. Началось в то время, когда ошибка была T1 1 (см. Рисунок 14). Легко показать, что = ^ y- * = m. Количество измерений Может быть.
Три измерения (минимальное количество измерений) и нулевая начальная ошибка упрощают расчет. Если начальная неоднородность постепенно увеличивается, рассмотрим пример применения симметричного метода наблюдения при взвешивании по методу Боде (метод замещения). Четыре взвешивания выполняются. 1. Взвешенная масса x уравновешена массой g. Предположим, что это соответствует точке А согласно расписанию (см. Рисунок 13).
Где 12 11 — коэффициент плеча этих весов, когда на них не влияет причина прогрессивной ошибки. 2. Удалите массу x и уравновесите массу g и массу (их общая масса обозначена I1). Происходит во время 2 = + ч) г- 3. Балансировка повторяется таким образом, чтобы значение веса балансировочного веса считалось равным 1z, когда ошибка достигает значения tz. В результате общая масса t2, которая уравновешивает массу g, изменяется. 4.
Удалите ожоги и поместите взвешенную массу * на чашку. Поскольку неоднородность изменяется и ошибка достигает m4 по времени 4, одна из чашек должна добавить некоторую массу в виде массы, масса которой, как известно, достигает равновесия Знак плюс перед m указывает, что эта масса добавлена в чашку с массой x, и что знак минус добавлен в чашку с массой r.
Среднее из первого и четвертого измерений (U1.4) Для второго и третьего взвешивания t1 + t, H-NZH, 2 и 2 * (U1.5) Поскольку средняя ошибка результата симметричной пары измерений равна h + t4 g, + -s3 2 2 Равенство (U1.4) и (U1 Правая часть .5) также равна друг другу. В результате левая часть этих уравнений также равна (U1.6) Оказывается, исключаются не только прогрессивные ошибки из-за изменений в неравенстве, но также некоторые ошибки из-за неравенства ( hM).
Как уже указывалось, одной из причин прогрессирующей погрешности в электрических измерениях является постепенное падение напряжения батареи или батареи, питающей схему измерения. Рассмотрим пример удаления STI с помощью потенциометра постоянного тока на батарее B (Рисунок 15). Сделайте три измерения. Сначала включите гальванометр G в цепь ЭДС. Обычные элементы Аа (положение переключателя P ) и регулировка сопротивления г и опорный резистор от рабочего тока I Сбалансировать падение напряжения при n.
Из-за постепенного снижения рабочего тока, Затем поверните переключатель П в положение 2, чтобы противостоять Отрегулируйте X и измерьте целевое напряжение Ex. Повторите первое измерение. Прогрессивная ошибка достигает равновесия с новыми значениями рабочего тока и примерного сопротивления Ян Прогрессивная ошибка-падение напряжения Получите значение Ex после соответствующего преобразования без прогрессивной ошибки с учетом = m. Даже если неясно, существует ли прогрессивная ошибка, рекомендуется использовать симметричный метод наблюдения.
Смотрите также:
| Исключение систематических погрешностей | Измерительные микроскопы |
| Устранение источников погрешностей до начала измерения | Внесение известных поправок в результат измерения |
