Основи наукових досліджень та принципи інженерної творчості

x a

 

100 .Точність виміру - це ступінь наближення виміру до

 

 

дійсного  значення  величини.  Вірогідність  виміру  показує  ступінь  довіри  до результатів вимірів, тобто ймовірність відхилень виміру від дійсних значень.

Щоб підвищити точність і вірогідність вимірів, необхідно зменшити погрішності. Погрішності при вимірах виникають внаслідок ряду причин: недосконалості методів і засобів вимірів, недостатньо ретельного проведення досвіду, впливу різних зовнішніх факторів у процесі досвіду, суб'єктивних особливостей експериментатора й ін. Ці причини є результатом дії багатьох факторів.

Погрішності класифікують на систематичні й випадкові. Систематичні - це такі погрішності вимірів, які при повторних експериментах залишаються постійними (або змінюються за відомим законом). Якщо чисельні значення цих погрішностей відомі, їх можна врахувати під час повторних вимірів. Випадковими називають погрішності, що виникають чисто випадково при повторних вимірах. Ці погрішності вимірів не можуть бути виключені як систематичні. Однак при наявності багаторазових повторень за допомогою статистичних методів можна виключити найбільш відклоняющиєся випадкові виміри.

Різновидом випадкових погрішностей є грубі погрішності або промахи, що істотно перевищують систематині або випадкові погрішності. Промахи й грубі  погрішності  викликані,  як  правило,  помилками  експериментатора.  Їх легко виявити. У розрахунок ці погрішності не приймаються й при обчисленні xσ  їх виключають. Таким чином, можна записати ε = ε1+ ε2, де ε1, ε2 - систематичні й випадкові погрішності вимірів.

 

 

У процесі експерименту важко відокремити систематичні погрішності від випадкових. При ретельному експерименті все-таки можна виключити систематичні помилки. Основне завдання вимірів полягає в тім, щоб одержати по можливості результати вимірів з меншими погрішностями.

Систематичні погрішності можна розділити на п'ять груп:

 

1-я - інструментальні погрішності, що виникають внаслідок порушень засобів вимірів (поява додаткових люфтів або тертя, неточності градуїровочній шкали, зношування й старіння вузлів і деталей засобів виміру й т.д.);

2-я - погрішності, які виникають через неправильну установку засобів вимірів; 3-я - погрішності, що виникають у результаті дії зовнішнього середовища: високих температур повітря, магнітних й електричних полів, атмосферного тиску й вологості повітря, вібрацій і коливань від транспорту, що рухається, і т.д.;

4-я - суб'єктивні погрішності, виникають внаслідок індивідуальних фізіологічних, психологічних і деяких інших властивостей людини;

5-я - погрішності методу, вони з'являються в результаті різних спрощень схем, недостатнім обґрунтуванні методу виміру й т.д.

Систематичні погрішності потрібно обов'язково виключити. Від систематичних погрішностей можна позбутися до початку експерименту шляхом регулювання або ремонту засобів виміру, усунення небажаних впливів зовнішнього середовища й т.д. Основним принципом виключення систематичних помилок є повторний вимір величин. Застосовують також метод заміщення. При вимірах замість досліджуваного об'єкта встановлюють еталонний, заздалегідь обмірюваний з високою точністю. Різниця у вимірах дозволяє встановити погрішність вимірювального засобу.

Випадкові погрішності. При проведенні з однаковою старанністю тих або інших експериментів результати вимірів однієї й тієї ж величини (навіть із урахуванням систематичних погрішностей), як правило, відрізняються між собою. Це свідчить про наявність випадкових погрішностей.

 

 

Аналіз випадкових погрішностей ґрунтується на теорії випадкових помилок. Ця теорія дає можливість із певною гарантією обчислити дійсні значення й оцінити можливі помилки, по яких судять про дійсне значення шуканої величини. В основі теорії випадкових помилок лежать раціональні припущення про те, що при великій кількості вимірів випадкові погрішності однакової величини, але різного знака, зустрічаються однаково часто; більші погрішності зустрічаються рідше, ніж малі - імовірність появи погрішності зменшується з ростом її величини; при нескінченно великій кількості вимірів щире значення вимірюваної величини дорівнює середньоарифметическому значенню всіх результатів вимірів.

 

 

ЛЕКЦІЯ 10. Засоби вимірів

 

 

 

Невід'ємною частиною експериментальних досліджень є засоби вимірів, тобто  сукупність  технічних  засобів,  які  подають  необхідну  інформацію  в процесі експерименту. До засобів вимірів відносять вимірювальний інструмент, вимірювальні прилади й установки. Вимірювальні засоби ділять на зразкові й технічні.   Зразкові   засоби   є   еталонами.   Вони   призначені   для   перевірки технічних, тобто робітників, засобів. Зразкові засоби не обов'язково повинні бути точніше робітників, але вони повинні мати бoльшую стабільність і надійність у відтворенні.

Вимірювальним приладом називають засіб виміру, призначене для одержання певної інформації про досліджувану величину в зручній для експериментатора формі. У приладах вимірювана величина перетвориться в показання або сигнал. Вони складаються із двох основних вузлів: сприймаючий сигнал і перетворюючого в показання.

Прилади класифікують по різних ознаках. По способі відліку значення вимірюваної величини їх ділять на що показують і реєструють.

Найбільше поширення одержали аналогові прилади, що показують, відлікові пристрої яких складаються зі шкали й покажчика. Ці прилади дають

 

 

показання без яких-небудь додаткових операцій експериментатора. Однак вони мають  бoльшие  погрішності,  чим  цифрові.  Більш  зручні  й  перспективні цифрові прилади, що показують. Їхній відліковий механізм фіксує вимірювану величину у вигляді цифр. Ці прилади дають меншу погрішність. прилади, Що Реєструють, бувають самописними й друкованими. Самописні прилади (термограф, шлейфовий осцилограф) видають графіки вимірів. Друковані прилади видають виміру у вигляді цифр на стрічці.

Вихідний сигнал вимірювальних засобів фіксується відліковими пристроями, які бувають шкальними, цифровими й що реєструють. Шкала є важливою частиною приладу. Відстань у міліметрах між двома суміжними оцінками