1-7. Оценка и учет погрешностей при технических измерениях

Под техническими измерениями практически постоянных величин, широко применяемыми в промышленности и в лабораторных условиях, понимаются измерения, выполняемые однократно с помощью рабочих (технических или повышенной точности) средств измерений, градуированных в соответствующих единицах. При выполнении прямых технических измерений однократный отсчет показаний по шкале или диаграмме измерительного прибора принимается за окончательный результат измерения данной величины. Точность результата прямого измерения при применении измерительного показывающего прибора прямого действия может быть оценена приближенной максимальной (или предельной) погрешностью, определяемой по формуле

где — пределы допускаемой основной погрешности применяемого измерительного прибора, нормирующего значения измеряемой величины; методическая погрешность, значения измеряемой величины; изменение показаний данного прибора нормирующего значения измеряемой величины), вызванное отклонением влияющих величин за пределы, установленные для нормальных значений или для нормальной области значений, согласно формуле

здесь изменение показаний прибора, вызванное отклонением влияющей величины,

При выполнении технических измерений случайные погрешности в большинстве случаен не являются определяющими точность измерения и поэтому отпадает необходимость многократных измерений и вычисления среднего арифметического значения измеряемой величины, так как в пределах допускаемых погрешностей рабочих средств измерений результаты отдельных измерений будут совпадать. Следует также отметить, что технические измерения позволяют выполнять измерения различных величин с наименьшей затратой средств и сил, в наиболее короткий срок и с достаточной точностью.

Для пояснения сказанного выше рассмотрим наиболее простой случай измерения температуры среды с помощью ртутного термометра.

Пример. Для измерения температуры используется ртутный термометр повышенной точности с диапазоном измерения и ценой деления 0,1 °С (см. § 3-1). Пределы допускаемой основной погрешности этого термометра составляют

При поверке этого термометра в водяном термостате при температуре контролируемой образцовым термометром, поверяемый термометр показывает При этой температуре поверяемый термометр имеет систематическую погрешность, равную Эта погрешность не превышает предела допускаемой основной погрешности. Если у поверяемого термометра при других температурах в указанном диапазоне измерений систематическая погрешность также не будет превышать предела допускаемой основной погрешности, то поверочное учреждение этот термометр снабдит клеймом и свидетельством с поправками.

При технических измерениях с помощью этого термометра, если отсутствуют погрешности, обусловленные условиями измерения, точность результатов однократных измерений оценивается пределами допускаемой основной погрешности, т. е. Если при измерении температуры такая точность не удовлетворяет, то следует производить многократные измерения, вычислять среднее арифметическое значение измеряемой величины. Для исключения инструментальной погрешности необходимо в результат измерения внести поправку на основании данных свидетельства, выданного поверочным учреждением. В этом случае неточность измерения оценивается средней квадратической погрешностью. По литературным данным средняя квадратическая погрешность для таких термометров составляет При технических измерениях эта погрешность не будет являться определяющей.

При применении ртутных термометров широкого применения (см. § 3-1) точность измерений характеризуется только пределом допускаемой основной погрешности (если отсутствуют погрешности, обусловленные условиями измерения), так как эти термометры поправками не снабжаются.

Оценка точности результатов измерений различных величин при применении измерительных систем, состоящих из нескольких средств измерений, рассматривается ниже, например, при измерении температуры

К техническим измерениям относятся также оперативный контроль и сигнализация, например предупредительная. Оперативный контроль, осуществляемый по показывающим измерительным приборам, преследует цель обеспечить непрерывное наблюдение за

параметрами, характеризующими режим работы оборудования и правильность ведения технологического процесса. Задача предупредительной сигнализации — автоматически извещать дежурный персонал об отклонении того или иного параметра от заданного значения. В этих случаях оценка точности информации, выдаваемой средствами измерений, не производится, так как эта информация принимается за действительную. В данном случае должны применяться средства измерений, метрологические характеристики которых отвечают необходимым требованиям по точности.

Для повышения точности технических измерений необходимо обеспечить правильную и тщательную установку средств измерений, а также создавать для них условия работы, близкие к нормальным. Эти мероприятия позволят уменьшить дополнительные погрешности и устранить возможные погрешности, обусловливаемые условиями измерения. Наряду с указанным следует считать необходимым создание преобразователей, первичных и вторичных приборов более высоких классов точности.