Chyby sú odchýlky výsledkov merania od skutočnej hodnoty veličiny. Skutočnú hodnotu je možné zistiť iba vykonaním viacerých meraní. V praxi je to nemožné implementovať.
Pri analýze odchýlok sa za skutočnú hodnotu nameranej hodnoty považuje hodnota, ktorá je najbližšie k skutočnej hodnote. Získava sa pomocou vysoko presných meracích prístrojov a metód. Pre pohodlie meraní, aby sa zabezpečila možnosť odstránenia odchýlok, sa používajú rôzne klasifikácie chýb. Zvážte hlavné skupiny.
Metóda vyjadrenia
Ak klasifikujeme chyby meracích prístrojov na tomto základe, môžeme rozlíšiť:
- Absolútne odchýlky. Sú vyjadrené v jednotkách meranej veličiny.
- Relatívna odchýlka. Vyjadruje sa pomerom absolútnej chyby a výsledku merania alebo skutočnej hodnoty meranej veličiny.
- Znížená odchýlka. Je to vyjadrená relatívna chybapomer absolútnej odchýlky meracieho prístroja a hodnoty branej ako konštantný ukazovateľ v celom rozsahu príslušného merania. Jeho výber je založený na GOST 8.009-84.
Pre mnohé meracie prístroje je stanovená trieda presnosti. Daná chyba je zavedená, pretože relatívna hodnota charakterizuje odchýlku iba v konkrétnom bode na stupnici a závisí od parametra meranej hodnoty.
Podmienky a zdroje
Pri klasifikácii chýb podľa týchto kritérií sa rozlišujú hlavné a ďalšie odchýlky.
Prvým sú chyby meracích prístrojov za normálnych podmienok používania. Hlavné odchýlky sú spôsobené nedokonalosťou konverznej funkcie, nedokonalosťou vlastností zariadení. Odrážajú rozdiel medzi skutočnou funkciou konverzie zariadenia za normálnych podmienok a nominálnou funkciou (stanovenou v regulačných dokumentoch (technické podmienky, normy atď.)).
Dodatočné chyby sa vyskytujú, keď sa hodnota odchyľuje od normálnej hodnoty alebo v dôsledku prekročenia hraníc normalizovanej oblasti.
Normálne podmienky
Nasledovné normálne parametre sú definované v normatívnej dokumentácii:
- Teplota vzduchu 20±5 stupňov
- Relatívna vlhkosť 65±15%.
- Napätie siete 220±4, 4 V.
- Frekvencia výkonu 50±1Hz.
- Žiadne magnetické ani elektrické polia.
- Horizontálna poloha zariadenia s odchýlkou ±2 stupne.
Trieda presnosti
Tolerančné limity odchýlok môžu byť vyjadrené v relatívnej, absolútnej alebo redukovanej chybe. Aby bolo možné vybrať najvhodnejší merací nástroj, vykoná sa porovnanie podľa ich zovšeobecnenej charakteristiky - triedy presnosti. Spravidla ide o hranicu prípustných základných a dodatočných odchýlok.
Trieda presnosti vám umožňuje pochopiť limity chýb rovnakého typu meracích prístrojov. Nemožno ho však považovať za priamy ukazovateľ presnosti meraní vykonaných každým takýmto prístrojom. Faktom je, že klasifikáciu chýb merania ovplyvňujú aj ďalšie faktory (podmienky, metóda atď.). Túto okolnosť je potrebné vziať do úvahy pri výbere meracieho prístroja v závislosti od presnosti špecifikovanej pre experiment.
Hodnota triedy presnosti sa odráža v technických podmienkach, normách alebo iných regulačných dokumentoch. Požadovaný parameter je vybraný zo štandardného rozsahu. Napríklad pre elektromechanické zariadenia sa za normatívne považujú nasledujúce hodnoty: 0, 05, 0, 1, 0, 2 atď.
Keď poznáte hodnotu triedy presnosti meracieho prístroja, môžete nájsť prípustnú hodnotu absolútnej odchýlky pre všetky časti meracieho rozsahu. Indikátor sa zvyčajne aplikuje priamo na mierku zariadenia.
Povaha zmeny
Táto funkcia sa používa pri klasifikácii systematických chýb. Tieto odchýlky zostávajúkonštantné alebo sa menia podľa určitých vzorov pri vykonávaní meraní. Zaraďte do tejto klasifikácie a typy chýb, ktoré majú systematický charakter. Patria sem: inštrumentálne, subjektívne, metodologické a iné odchýlky.
Ak sa systematická chyba blíži k nule, táto situácia sa nazýva správnosť.
Pri klasifikácii chýb merania v metrológii sa rozlišujú aj náhodné odchýlky. Ich výskyt sa nedá predvídať. Náhodné chyby sa nezodpovedajú; nemôžu byť vylúčené z procesu merania. Náhodné chyby majú významný vplyv na výsledky výskumu. Odchýlky je možné znížiť opakovaným meraním s následným štatistickým spracovaním výsledkov. Inými slovami, priemerná hodnota získaná opakovanými manipuláciami bude bližšia skutočnému parametru ako hodnota získaná z jedného merania. Keď je náhodná odchýlka blízka nule, hovorí sa o konvergencii ukazovateľov meracieho zariadenia.
Ďalšia skupina chýb v klasifikácii - chýba. Spravidla sú spojené s chybami operátora alebo nezohľadnenými vplyvom vonkajších faktorov. Premeškania sú zvyčajne vylúčené z výsledkov merania a neberú sa do úvahy pri spracovaní prijatých údajov.
Závislosť od veľkosti
Odchýlka nemusí závisieť od meraného parametra ani mu byť úmerná. Podľa toho sa pri klasifikácii chýb v metrológii, aditívnych amultiplikatívne odchýlky.
Posledné sa označujú aj ako chyby citlivosti. Aditívne odchýlky sa zvyčajne objavujú v dôsledku snímačov, vibrácií v podperách, trenia a hluku. Multiplikačná chyba je spojená s nedokonalosťou nastavenia jednotlivých častí meracích prístrojov. Na druhej strane to môže byť spôsobené rôznymi dôvodmi, vrátane fyzických a zastaraných zariadení.
Normalizácia charakteristík
Vykonáva sa v závislosti od toho, ktorá odchýlka je významná. Ak je aditívna chyba významná, limit sa normalizuje vo forme zníženej odchýlky, ak je multiplikatívny, použije sa vzorec pre relatívnu veľkosť zmeny.
Ide o normalizačnú metódu, pri ktorej sú oba ukazovatele porovnateľné, to znamená, že hranica prípustného hlavného rozdielu je vyjadrená v dvojčlennom vzorci. Preto indikátor triedy presnosti pozostáva aj z 2 čísel c a d v percentách, oddelených lomkou. Napríklad 0,2/0,01 Prvé číslo vyjadruje relatívnu chybu za normálnych podmienok. Druhý ukazovateľ charakterizuje jeho nárast so zvýšením hodnoty X, t.j. odráža vplyv aditívnej chyby.
Dynamika zmien v meranom ukazovateli
V praxi sa používa klasifikácia chýb, ktorá odráža povahu zmien meranej veličiny. Zahŕňa oddelenie odchýlok:
- Statický. Takéto chyby vznikajú pri meraní pomaly sa meniacich respsa vôbec nemení.
- Dynamické. Objavujú sa pri meraní fyzikálnych veličín, ktoré sa rýchlo menia v čase.
Dynamická odchýlka je spôsobená zotrvačnosťou zariadenia.
Funkcie odhadovania odchýlok
Moderné prístupy k analýze a klasifikácii chýb sú založené na princípoch, ktoré zabezpečujú súlad s požiadavkami na jednotnosť meraní.
Na dosiahnutie cieľov hodnotenia a výskumu sa odchýlka popisuje pomocou modelu (náhodného, inštrumentálneho, metodologického atď.). Definuje charakteristiky, ktoré možno použiť na kvantifikáciu vlastností chyby. V priebehu spracovania informácií je potrebné nájsť odhady takýchto charakteristík.
Model sa vyberá s prihliadnutím na údaje o jeho zdrojoch vrátane údajov získaných počas experimentu. Modely sa delia na nedeterministické (náhodné) a deterministické. Posledne menované sú vhodné pre systematické odchýlky.
Všeobecný model pre náhodnú chybu je hodnota, ktorá implementuje funkciu rozdelenia pravdepodobnosti. Charakteristiky odchýlky sú v tomto prípade rozdelené na intervalové a bodové. Pri popise chyby výsledkov merania sa zvyčajne používajú intervalové parametre. To znamená, že hranice, v ktorých sa odchýlka môže nachádzať, sú definované ako zodpovedajúce určitej pravdepodobnosti. V takejto situácii sa hranice nazývajú spoľahlivosť, respektíve pravdepodobnosť, spoľahlivosť.
Bodové charakteristiky sa používajú v prípadoch, keď nie je potrebné alebo možnosť odhadnúť hranice spoľahlivosti odchýlky.
Princípy hodnotenia
Pri výbere odhadov odchýlok sa používajú tieto ustanovenia:
- Jednotlivé parametre a vlastnosti vybraného modelu sú charakterizované. Je to spôsobené tým, že modely odchýlok majú zložitú štruktúru. Na ich popis sa používa veľa parametrov. Ich určenie je často veľmi ťažké a v niektorých situáciách dokonca nemožné. Okrem toho v mnohých prípadoch úplný popis modelu obsahuje nadbytočné informácie, pričom znalosť jednotlivých charakteristík úplne postačuje na realizáciu úloh a dosiahnutie cieľov experimentu.
- Odhady odchýlok sú určené približne. Presnosť charakteristík je v súlade s účelom meraní. Je to spôsobené tým, že chyba charakterizuje iba zónu neurčitosti výsledku a nie je potrebná jej konečná presnosť.
- Odchýlku je lepšie preháňať ako podceňovať. V prvom prípade sa kvalita merania zníži, v druhom prípade je pravdepodobné úplné znehodnotenie získaných výsledkov.
Odhadujte chyby pred alebo po meraní. V prvom prípade sa to nazýva a priori, v druhom - a posteriori.
