Fejl er afvigelser af måleresultater fra den reelle værdi af en mængde. Den faktiske værdi kan kun bestemmes ved at udføre adskillige målinger. I praksis er dette umuligt at implementere.
Ved analyse af afvigelser anses værdien tættest på den sande værdi for at være den faktiske værdi af den målte værdi. Det opnås ved hjælp af højpræcisionsmåleinstrumenter og -metoder. For at lette målinger, for at sikre muligheden for at eliminere afvigelser, anvendes forskellige klassifikationer af fejl. Overvej hovedgrupperne.
udtryksmetode
Hvis vi klassificerer fejlene i måleinstrumenter på dette grundlag, kan vi skelne:
- Absolutte afvigelser. De er udtrykt i enheder af den mængde, der måles.
- Relativ afvigelse. Det udtrykkes ved forholdet mellem den absolutte fejl og måleresultatet eller den faktiske værdi af den mængde, der måles.
- Reduceret afvigelse. Det er den relative fejl udtryktforholdet mellem den absolutte afvigelse af måleinstrumentet og værdien taget som en konstant indikator over hele området for den tilsvarende måling. Hans valg er baseret på GOST 8.009-84.
For mange måleinstrumenter er der etableret en nøjagtighedsklasse. Den givne fejl er indført, fordi den relative værdi kun karakteriserer afvigelsen på et bestemt punkt på skalaen og afhænger af parameteren for den målte værdi.
Betingelser og kilder
De vigtigste og yderligere afvigelser skelnes i klassificeringen af fejl i henhold til disse kriterier.
Den første er fejl i måleinstrumenter under normale brugsforhold. De vigtigste afvigelser skyldes ufuldkommenheden af konverteringsfunktionen, ufuldkommenheden af enhedernes egenskaber. De afspejler forskellen mellem enhedens faktiske konverteringsfunktion under normale forhold og den nominelle (etableret i regulatoriske dokumenter (tekniske forhold, standarder osv.)).
Yderligere fejl opstår, når en værdi afviger fra normværdien eller på grund af at gå ud over grænserne for det normaliserede område.
normale betingelser
De følgende normale parametre er defineret i den normative dokumentation:
- Lufttemperatur 20±5 grader.
- Relativ luftfugtighed 65±15%.
- Netværksspænding 220±4, 4 V.
- Strømfrekvens 50±1Hz.
- Ingen magnetiske eller elektriske felter.
- Enhedens vandrette position med en afvigelse på ±2 grader.
Nøjagtighedsklasse
Tolerancegrænser for afvigelser kan udtrykkes i relativ, absolut eller reduceret fejl. For at kunne vælge det bedst egnede måleværktøj, foretages en sammenligning i henhold til deres generaliserede karakteristika - nøjagtighedsklassen. Som regel er det grænsen for tilladte grund- og yderligere afvigelser.
Nøjagtighedsklassen giver dig mulighed for at forstå grænserne for fejlene for den samme type måleinstrumenter. Det kan dog ikke betragtes som en direkte indikator for nøjagtigheden af målinger udført af hvert sådant instrument. Faktum er, at andre faktorer (forhold, metode osv.) også har indflydelse på klassificeringen af målefejl. Denne omstændighed skal tages i betragtning, når du vælger et måleinstrument afhængigt af den nøjagtighed, der er specificeret for eksperimentet.
Værdien af nøjagtighedsklassen afspejles i de tekniske betingelser, standarder eller andre regulatoriske dokumenter. Den nødvendige parameter vælges fra standardområdet. For eksempel, for elektromekaniske enheder, anses følgende værdier for normative: 0, 05, 0, 1, 0, 2 osv.
Når du kender værdien af måleværktøjets nøjagtighedsklasse, kan du finde den tilladte værdi af den absolutte afvigelse for alle dele af måleområdet. Indikatoren anvendes norm alt direkte på enhedens skala.
Forandringers natur
Denne funktion bruges til klassificering af systematiske fejl. Disse afvigelser forbliverkonstant eller ændres i henhold til bestemte mønstre, når der udføres målinger. Tildel i denne klassifikation og typer af fejl, der har en systematisk karakter. Disse omfatter: instrumentelle, subjektive, metodiske og andre afvigelser.
Hvis den systematiske fejl nærmer sig nul, kaldes denne situation korrekthed.
I klassificeringen af målefejl i metrologi skelnes der også tilfældige afvigelser. Deres forekomst kan ikke forudsiges. Tilfældige fejl er ikke ansvarlige; de kan ikke udelukkes fra måleprocessen. Tilfældige fejl har en væsentlig indflydelse på forskningsresultater. Afvigelser kan reduceres ved gentagne målinger med efterfølgende statistisk bearbejdning af resultaterne. Med andre ord vil den gennemsnitlige værdi opnået fra gentagne manipulationer være tættere på den reelle parameter end den opnået fra en enkelt måling. Når den tilfældige afvigelse er tæt på nul, taler de om konvergensen af måleanordningens indikatorer.
En anden gruppe af fejl i klassificeringen - misser. De er som regel forbundet med fejl begået af operatøren eller uden hensyn til påvirkningen af eksterne faktorer. Mangler er norm alt udelukket fra måleresultaterne, der ikke tages i betragtning ved behandling af de modtagne data.
Afhængighed af størrelse
Afvigelsen afhænger muligvis ikke af den målte parameter eller er proportional med den. I overensstemmelse hermed, i klassificeringen af fejl i metrologi, additiv ogmultiplikative afvigelser.
Sidstnævnte omtales også som følsomhedsfejl. Additive afvigelser opstår norm alt på grund af pickupper, vibrationer i understøtninger, friktion og støj. Den multiplikative fejl er forbundet med ufuldkommenheden af justeringen af individuelle dele af måleinstrumenterne. Det kan til gengæld være forårsaget af forskellige årsager, herunder fysisk og forældet udstyr.
Normalisering af karakteristika
Det udføres afhængigt af, hvilken afvigelse der er væsentlig. Hvis additivfejlen er signifikant, normaliseres grænsen i form af en reduceret afvigelse, hvis den er multiplikativ, anvendes formlen for ændringens relative størrelse.
Dette er en normaliseringsmetode, hvor begge indikatorer er kommensurable, dvs. grænsen for den tilladte hovedforskel er udtrykt i en to-term formel. Derfor består nøjagtighedsklasseindikatoren også af 2 tal c og d i procent, adskilt af en skråstreg. For eksempel 0,2/0,01. Det første tal afspejler den relative fejl under normale forhold. Den anden indikator karakteriserer dens stigning med en stigning i værdien af X, dvs. afspejler indflydelsen af additivfejlen.
Dynamikken i ændringer i den målte indikator
I praksis bruges klassifikationen af fejl, som afspejler arten af ændringer i den mængde, der måles. Det involverer adskillelse af afvigelser:
- Til statisk. Sådanne fejl opstår ved måling af langsomt skiftende ellerændrer sig slet ikke.
- Dynamisk. De vises ved måling af fysiske mængder, der ændrer sig hurtigt over tid.
Dynamisk afvigelse skyldes enhedens inerti.
Funktioner ved estimering af afvigelser
Moderne tilgange til analyse og klassificering af fejl er baseret på principper, der sikrer overholdelse af kravene til ensartethed af målinger.
For at nå målene for vurdering og forskning beskrives afvigelsen ved hjælp af en model (tilfældig, instrumentel, metodisk osv.). Den definerer de egenskaber, der kan bruges til at kvantificere fejlens egenskaber. I løbet af informationsbehandlingen er det nødvendigt at finde skøn over sådanne karakteristika.
Modellen er valgt under hensyntagen til data fra dens kilder, inklusive dem, der er opnået under eksperimentet. Modeller er opdelt i ikke-deterministiske (tilfældige) og deterministiske. Sidstnævnte er henholdsvis velegnede til systematiske afvigelser.
Den generelle model for den tilfældige fejl er den værdi, der implementerer sandsynlighedsfordelingsfunktionen. Afvigelseskarakteristika er i dette tilfælde opdelt i interval og punkt. Ved beskrivelse af fejlen i måleresultater anvendes norm alt intervalparametre. Det betyder, at de grænser, inden for hvilke afvigelsen kan lokaliseres, er defineret som svarende til en vis sandsynlighed. I en sådan situation kaldes grænserne for tillid, og sandsynligheden for henholdsvis tillid.
Punktegenskaber bruges i tilfælde, hvor der ikke er behov for eller mulighed for at estimere konfidensgrænserne for afvigelsen.
Evalueringsprincipper
Ved valg af afvigelsesestimater anvendes følgende bestemmelser:
- Individuelle parametre og egenskaber for den valgte model er karakteriseret. Dette skyldes, at afvigelsesmodellerne har en kompleks struktur. Mange parametre bruges til at beskrive dem. Deres beslutsomhed er ofte meget vanskelig, og i nogle situationer endda umulig. Derudover indeholder den fulde beskrivelse af modellen i mange tilfælde overflødig information, mens kendskabet til individuelle karakteristika vil være ganske nok til at implementere opgaverne og nå forsøgets mål.
- Estimat af afvigelser bestemmes tilnærmelsesvis. Nøjagtigheden af egenskaberne er i overensstemmelse med formålet med målingerne. Dette skyldes, at fejlen kun karakteriserer usikkerhedszonen for resultatet, og dens ultimative nøjagtighed er ikke nødvendig.
- Afvigelse er bedre at overdrive end at undervurdere. I det første tilfælde vil kvaliteten af målingen falde, i det andet tilfælde er den fuldstændige forringelse af de opnåede resultater sandsynlig.
Estimer fejl før eller efter måling. I det første tilfælde kaldes det a priori, i det andet - a posteriori.
