Файл: Н.Г. Розенко Метрология. Воспроизведение единиц физических величин и передача их рабочим средствам измерений.pdf

9

рядам рабочих эталонов. При этом от последнего рабочего эталона в этой цепочке размер единицы передают рабочему средству измерений.

Первичный эталон, признанный решением уполномоченного на то государственного органа в качестве исходного на территории государства, называется государственным первичным эталоном.

Эталон, признанный официальным решением служить в качестве исходного эталона страны, называется национальным эталоном. Данное определение соответствует определению, данному в международном словаре основных и общих терминов и метрологии, ИСО, 1993. Оно по существу совпадает с определением понятия «государственный эталон». Это свидетельствует о том, что термины «государственный эталон» и «национальный эталон» отражают одно и то же понятие. Вследствие этого термин «национальный эталон» применяется в случаях проведения сличения эталонов, принадлежащих отдельным государствам, с международным эталоном, или при проведении так называемых круговых сличений эталонов ряда стран.

Эталон, принятый по международному соглашению в качестве международной основы для согласования с ним размеров единиц, воспроизводимых и хранимых национальными эталонами, называется международным эталоном. Например, Международный прототип килограмма, хранимый в Международном бюро мер и весов (МБМВ), утвержден 1-й Генеральной конференцией по мерам и весам (ГКМВ).

Совокупность операций, необходимых для поддержания метрологических характеристик эталона в установленных пределах, называется хранением эталона. При хранении первичного эталона выполняются регулярные его исследования, включая сличения с национальными эталонами других стран с целью повышения точности воспроизведения единицы и совершенствования методов передачи ее размера. Для руководства работ по хранению государственных эталонов устанавливается специальная категория должностных лиц – ученых хранителей государственных эталонов, назначаемых из числа ведущих в данной области специалистов-метрологов.

Совокупность государственных первичных и вторичных эталонов, являющаяся основой обеспечения единства измерений в стране, называется эталонной базой страны.

Число эталонов не является постоянным, а изменяется в зависимости от потребностей экономики страны. Обычно просматривается увеличение их числа во времени, что обусловлено постоянным развитием рабочих средств измерений.

10

Отклонение результата измерения от истинного (действительного) значения измеряемой величины называется погрешностью результата измерения.

Истинное значение величины неизвестно, его применяют только в теоретических исследованиях. На практике же используют действительное значение величины ХД, в результате чего погрешность измерения ∆Хизм определяют по формуле

где Хизм – измеренное значение величины.

Составляющая погрешности результата измерения, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных изменениях одной и той же физической величины, называется систематической погрешностью измерений.

В зависимости от характера изменения систематические погрешности подразделяются на постоянные, прогрессивные, периодические и погрешности, изменяющиеся по сложному закону.

Постоянные погрешности – это погрешности, которые длительное время сохраняют свое значение, например в течение времени выполнения всего ряда измерений. Они встречаются наиболее часто.

Прогрессивные погрешности – это непрерывно возрастающие или убывающие погрешности. К ним относятся, например, погрешности вследствие износа измерительных наконечников, контактирующих с деталью при контроле ее прибором активного контроля.

Периодические погрешности, значения которых являются периодической функцией времени или перемещения указателя измерительного прибора.

Погрешности, изменяющиеся по сложному закону, являются следствием совместного действия нескольких систематических погрешностей.

Составляющая погрешности результата измерения, изменяющаяся случайным образом, как по знаку, так и по значению при повторных измерениях, проведенных с одинаковой тщательностью, одной и той же физической величины называется случайной погрешностью измерения.

Действие случайных погрешностей, проявляющееся в несовпадении результатов измерения одной и той же величины в ряду равноточных измерений, приводит к рассеянию результатов измерений. Рассеяние носит вероятностный характер. Количественную оценку рассеяния

11

результатов в ряду изменений вследствие действия случайных погрешностей обычно получают после введения поправок на действие систематических погрешностей.

Оценками рассеяния результатов в ряду измерений могут быть: размах, средняя арифметическая погрешность (по модулю),

средняя квадратическая погрешность или стандартное отклонение (среднее квадратическое отклонение, экспериментальное среднее квадратическое отклонение),

доверительные границы погрешности (доверительная граница или доверительная погрешность).

Размах результатов измерения вычисляется по следующей формуле:

где Xmax и Xmin – наибольшее и наименьшее значения физической величины в данном ряду измерений.

Средняя квадратическая погрешность результатов единичных измерений в ряду измерений оценивает рассеяние единичных результатов измерений в ряду равноточных измерений одной и той же физической величины около среднего их значения и вычисляется по формуле

где хi – результат i-го единичного измерения; x - среднее арифметическое значение измеряемой величины из n единичных результатов.

Средняя квадратическая погрешность результата измерений среднего арифметического оценивает погрешность среднего арифметического значения результата измерения одной и той же величины в данном ряду измерений и вычисляется по формуле

где S – средняя квадратическая погрешность результатов единичных измерений; N – число единичных измерений в ряду.

12

Доверительные границы погрешности результата измерений – это наибольшее и наименьшее значения погрешности измерений, ограничивающие интервал, внутри которого с заданной вероятностью находится искомое (истинное) значение погрешности результата измерений.

Доверительные границы в случае нормального закона распреде-

ления вычисляются как ± tS, ± tS x , где S,S x – это средние квадратические погрешности, соответственно единичного и среднего арифметического результатов измерений; t – коэффициент, зависящий от доверительной вероятности Р и числа измерений n.

При симметричных границах этот термин может применяться в единственном числе – доверительная граница.

Составляющая погрешности измерения, обусловленная погрешностью применяемого средства измерений, называется инструментальной погрешностью измерения.

Составляющая систематической погрешности измерения, обусловленная несовершенством применяемого метода измерений, называется погрешностью метода измерений. Погрешность метода иногда называют теоретической погрешностью.

Составляющая систематической погрешности измерения, являющаяся следствием неучтенного влияния отклонения в одну сторону ка- кого-либо из параметров, характеризующих условия измерений, от установленного значения, называется погрешностью измерения из-за изменения условий измерения.

Этот термин применяется в случае неучтенного или недостаточно учтенного действия той или иной влияющей величины (температуры, атмосферного давления, влажности воздуха, напряженности магнитного поля, вибрации и др.); неправильной установки средств измерений, нарушения правил их взаимного расположения и др.

Составляющая систематической погрешности измерений, обусловленная индивидуальными особенностями оператора, называется субъективной погрешностью измерения. Например, встречаются операторы, которые систематически опаздывают или опережают снимать отчеты показаний средств измерений. Иногда субъективную погрешность называют личной погрешностью или личной разностью.

Неисключенной систематической погрешностью называется составляющая погрешности результата измерений, обусловленная погрешностями вычисления и введения поправок на влияние систематических погрешностей или систематической погрешностью, поправка на