В зв'язку з тим, що значення фізичної величини визначають експериментальним шляхом, вона має похибку вимірювань. Розрізняють істинне і дійсне значеня фізичної величини [22].

- 120 -
Істинне значення — це значення фізичної величини, яке ідеальним чином відображає в якісному і кількісному відношенні відповідну властивість об'єкту. Воно є границею, до якої наближається значення фізичної величини в міру того, як підвищується точність вимірювань.

Дійсне значення — це значення фізичної величини, знайдене експериментальним шляхом і настільки наближене до істинного значення, що для певної мети може бути використане замість нього. Це значення змінюється в залежності від необхідної точності вимірювань. При технічних вимірюваннях значення фізичної величини, знайдене з допустимою похибкою, приймається за дійсне значення.

Похибка вимірювання — це відхилення результату вимірювань від істинного значення вимірюваної величини.

При проведенні вимірювань користуються прийнятою міжнародними стандартами системою одиниць СІ [23].

4.4.2. Класифікація вимірювань і основні їх характеристики

Вимірювання класифікуються таким чином [21,22]. В залежності від часу вимірюванні величини поділяються на: Статичні, якщо вимірювана величина залишається постійною в часі.
Динамічні, якщо в процесі вимірювання величина змінюється і є несталою в часі.
По способу отримання результатів вимірювань їх поділяють на прямі, побічні, сукупні і спільні.
Прямі — це вимірювання, при яких шукане значення фізичної величини знаходять безпосередньо з експериментальних даних.
Побічні — це вимірювання, результат яких визначають на основі прямих вимірювань величин, пов'язаних з вимірюваною величиною відомою залежністю.
Сукупні — це вимірювання, при яких одночасно проводяться вимірювання кількох однойменних величин, а значення шуканої величини знаходять рішенням системи рівнянь, отриманих при прямих вимірюваннях.
Спільні — це вимірювання, що проводяться одночасно для двох або декількох неоднойменних величин для знаходження функціональної залежності між ними.
За умовами, що визначають точність результатів, вимірювання поділяються на три класи:

- 121 -

/. Вимірювання максимально можливої точності, яка може бути досягнута при існуючому рівні техніки. До них відносяться в першу чергу еталонні вимірювання, що пов'язані з максимально можливою точністю відтворення встановлених одиниць фізичних величин, і, крім того, вимірювання фізичних констант, перш за все універсальних.
Контрольна-повірочні вимірювання, похибки яких не по

винні перевищувати певного заданого значення. До них відно

сяться вимірювання, що виконуються територіальними центра

ми державного нагляду за впровадженням і додержанням стан

дартів і стану вимірювальної техніки.
Технічні вимірювання, в яких похибка результату визна

чається характеристиками засобів вимірювання. До них відно

сяться всі вимірювання, що виконуються в процесі виготовлен

ня виробів.
По способу вираження результатів вимірювання їх поділяють на абсолютні і відносні.
Абсолютні — це вимірювання, які основані на прямих вимірюваннях однієї або кількох основних величин, або з використанням значень фізичних констант.
Відносні — це вимірювання відношення величини до однойменної величини, що відіграє роль одиниці, або вимірювання величини по відношенню до однойменної величини, що прийнята за вихідну.
Всі методи вимірювань можуть виконуватись контактним способом, при якому вимірювальні поверхні приладу взаємодіють з виробом, що перевіряється, або безконтактним способом, при якому взаємодія відсутня.
Основними характеристиками вимірювань є: принцип вимірювань, метод вимірювань, похибка, точність, вірність і достовірність вимірювань.
Принцип вимірювань — фізичне явище або сукупність фізичних явищ, що покладені в основу вимірювань. Наприклад, вимірювання температури з використанням термоелектричного ефекту.
Метод вимірювань — сукупність прийомів використання принципів і засобів вимірювання. Засобами вимірювань є вживані технічні засоби, що мають нормовані метрологічні характеристики.
Вірність вимірювань — це якість вимірювання, що відображає близкість до нуля систематичних похибок результатів (тобто таких похибок, які залишаються постійними або закономірно

- 122 - змінюються при повторних вимірюваннях однієї і тієї ж величини).
Достовірність вимірювань — це довіра до результатів вимірювання.
Вимірювання можуть буги достовірними і недостовірними в залежності від того, відомі чи невідомі ймовірні характеристики їх відхилень від дійсних значень відповідних величин. Результати вимірювань, ймовірність яких невідома, не мають ніякої цінності і в деяких випадках можуть служити джерелом дезинформації.
Присутність похибок обмежує достовірність вимірювань, тобто вносить обмеження в число достовірних значущих цифр числового значення вимірюваної величини і визначає точність вимірювань.

4.4.3. Класифікація засобів вимірювання в техніці І їх метрологічні характеристики

Засоби вимірювань — це технічні засоби, що використовуються при вимірюваннях і які мають нормовані метрологічні характеристики. Засоби вимірювань поділяються на міри, вимірювальні прилади, вимірювальні перетворювачі, допоміжні засоби вимірювань, вимірювальні установки та вимірювальні системи [22].
Міри — засіб вимірювання, розрахований на відтворення фізичної величини заданого розміру. Однозначна міра відтворює фізичну величину одного розміру, наприклад, кінцева міра довжини і міра маси (гиря). Багатозначна міра відтворює ряд однойменних величин різного розміру, наприклад, штрихова міра довжини і кутова міра (багатогранна призма). Спеціально підібраний комплект мір, що використовується не тільки самостійно, але і в різних поєднаннях з метою відтворення ряду однойменних величин різного розміру, називається набором мір, наприклад, набори плоскопаралельних кінцевих мір довжини і набори кутових мір.
Вимірювальні прилади — це засоби вимірювань, що призначені для вироблення сигналу вимірюваної інформації у формі, яка доступна для безпосереднього сприйняття спостерігачем. По характеру показань вони можуть бути показуючими і аналоговими, а по принципу дії — приладами прямої дії, порівняння, інтегруючими та підсумовуючими.

- 123 -

В залежності від призначення прилади поділяють на універсальні, що призначені для вимірювання однакових фізичних величин різних об'єктів, та спеціалізовані, що призначені для вимірювання параметрів однотипних виробів
(наприклад, розмірів зубчатих коліс) або одного параметру різних виробів
(наприклад, нерівностей, твердості).
В залежності від принципу дії, який покладено в основу вимірювальної системи, прилади поділяють на механічні, оптичні, оптико-механічні, пневматичні, електричні і таке інше.
В багатьох випадках назва приладу визначається конструкцією вимірювального механізму. Універсальні прилади для лінійних вимірювань з механічною вимірювальною системою поділяються на: иапатенприлади з ноніусом, мікрометричні прилади з мікрометричним гвинтом, важільно-механічні прилади з зубчатими, важільно-зубчатими та пружинними механізмами. Згідно усталеної термінології, прості прилади, наприклад, штанген-прилади і мікрометричні прилади, називають також вимірювальним інструментом.
Всі засоби вимірювань мають певні метрологічні характеристики. Так, міри характеризуються номінальним і дійсним значеннями. Номінальне значення міри
— це значення величини, що вказане на мірі або приписане їй. Дійсне значення міри — це дійсне значення величини, що відтворюється мірою.
Вимірювальні прилади складаються з чутливого елементу, який знаходиться під безпосередньою дією фізичної величини, вимірювального механізму та відлікового пристосування. Від-лікове пристосування показуючого приладу має шкалу і покажчик, що виконаний у вигляді матеріального стрижня-стріл-ки, або у вигляді променя світла — світлового покажчика. Шкала має сукупність відміток і проставлених біля деяких із них чисел відліку, що відповідають ряду послідовних значень величини.
Ціна поділки шкали — це різниця значень величини, що відповідає двом сусіднім відміткам шкали. Чутливість приладу визначається відношенням сигналу на виході приладу до викликаної ним зміни вимірюваної величини.
Початкове і кінцеве значення шкали — це найменше і найбільше значення вимірюваної величини, що визначена на шкалі. Діапазон показань — це область значень вимірюваної величини, для якої нормовані допустимі похибки приладу.
Межа вимірювань — це найбільше або найменше значення діапазону вимірювань.
Варіації показів — це різниця показів приладу, що відповідають даній точці діапазону вимірювань при двох

- 124 - напрямках повільних вимірювань показів приладу. Стабільність засобу вимірювання — це якість засобу вимірювання, що відображає незмінність в часі його метрологічних характеристик.

Вимірювальне зусилля приладу — це сила, що створюється приладом при контакті з виробом і діє по лінії вимірювання. Воно, як правило, визивається пружиною, яка забезпечує контакт чутливого елементу приладу, наприклад, вимірювального наконечника, з поверхнею вимірюваного об'єкту.
При деформації пружини має місце зміна зусилля: різниця між найбільшим та найменшим значеннями — це максимальне коливання вимірювального зусилля.

Клас точності засобу вимірювання — це узагальнена його характеристика, визначена границями припустимих і додаткових похибок, а також іншими властивостями засобів вимірювання, що впливають на їх точність і визначаються стандартами на окремі види засобів вимірювання. Клас точності, хоч і характеризує сукупність метрологічних характеристик даного засобу вимірювання, однак не визначає однозначно точність вимірювань, оскільки остання залежить від методу вимірювання і умов їх виконання.

В країні ведеться державний реєстр засобів вимірювання. Робиться це з метою:
— формування раціональної номенклатури засобів вимірю

вання і державних стандартних зразків, своєчасного освоєння

нових типів вимірювальної техніки та зняття з виробництва

застарілих засобів вимірювання;
1. обліку засобів вимірювання і державних стандартних зраз

ків затверджених типів та створення централізованих держав

них фондів інформаційних даних про засоби вимірювання та

стандартні зразки, що допущені в виробництво і випуск в обіг;
2. забезпечення зацікавлених підприємств і організацій, в то

му числі національних органів метрологічної служби інших країн,

необхідною інформацією щодо фонду державного реєстру.

4.4.4. Похибки технічних вимірювань

Похибки вимірювань виникають внаслідок недосконалості методів і засобів вимірювання, впливу умов вимірювання і недосконалості органів чуття спостерігача, а також багатьох інших факторів, які дають сумарну похибку вимірювання. Всі ці фактори можна об'єднати в дві основні групи [22].

- 125 -

Випадкові похибки (в тому числі грубі похибки і промахи), що змінюються випадковим чином при повторних вимірюваннях однієї і тієї ж величини; систематичні похибки, що залишаються постійними або закономірно змінюються при повторних вимірюваннях однієї і тієї ж величини. Розглянемо кожну з цих похибок.
Випадкова похибка не може бути виключена з результатів вимірювання, але її вплив може бути зменшений за рахунок повторних вимірювань однієї величини і обробки експериментальних даних.
Для оцінки можливої похибки вимірювань треба знати закономірність появи випадкових похибок. При значній кількості вимірювань їх значення, як правило, розподіляється по закону Гаусса: похибки вимірювань можуть приймати неперервний ряд значень; вірогідність (частота) появи похибок, рівних за значенням і обернених за знаком, однакова; великі за абсолютним значенням похибки зустрічаються рідше, ніж малі; середня арифметична похибка наближається до нуля при збільшенні кількості вимірювань.
Грубі похибки та промахи виникають і з-за помилок або неправильних дій виконавця (його психофізіологічного стану, неправильного відліку, помилок запису або обчислень, неправильного включення приладів і т. ін.), а також при короткочасних різних змінах умов проведення вимірювань (вібрації, надходження холодного повітря, поштовху приладу виконавцем і т. ін.). Якщо грубі похибки і промахи виявлені в процесі вимірювань, то результати вимірювань відкидають і проводять додаткове вимірювання. Слід, однак, враховувати, що непродумане відкидання результатів, що різко відрізняються від інших, може призвести до значного викривлення характеристик розсіювання ряду вимірювань, тому повторні вимірювання краще проводити не замість сумнівних, а як доповнення до них. Але найчастіше їх виявляють тільки при кінцевій обробці результатів вимірювання за допомогою спеціальних критеріїв оцінки грубих похибок. Щоб запобігти грубим похибкам і промахам, практикують проведення паралельних обчислень, а інколи і аналізів двома виконавцями.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17