Bir cihazın ölçüm doğruluğunu ne belirler? Alet doğruluğunun belirlenmesi. Doğru terimleri kullanın

Ölçülen değerler kesinlikle güvenilir bir şekilde belirlenemez. Ölçme cihazları ve sistemleri her zaman bir miktar toleransa ve gürültüye sahiptir ve bu da bir hata derecesi olarak ifade edilir. Ayrıca belirli cihazların özelliklerini de dikkate almak gerekir.

Ölçüm belirsizliğiyle ilgili olarak sıklıkla aşağıdaki terimler kullanılır:

• Hata- gerçek ve ölçülen değer arasındaki hata
• Kesinlik- ölçülen değerlerin ortalamaları etrafında rastgele dağılımı
• İzin- ölçülen değerin ayırt edilebilir en küçük değeri

Çoğu zaman bu terimler karıştırılır. Bu nedenle burada yukarıdaki kavramları ayrıntılı olarak tartışmak istiyorum.

Kesin ölçümü olmayan

Ölçüm hataları sistematik ve rastgele ölçüm hataları olarak ikiye ayrılabilir. Sistematik hatalar, kazançtaki sapmalardan ve ölçüm ekipmanının sıfır ayarından kaynaklanır. Rastgele hatalara gürültü ve/veya akımlar neden olur.

Çoğu zaman hata ve doğruluk kavramları eşanlamlı olarak kabul edilir. Ancak bu terimlerin tamamen farklı anlamları vardır. Hata, ölçülen değerin gerçek değerine ne kadar yakın olduğunu yani ölçülen değer ile gerçek değer arasındaki sapmayı gösterir. Doğruluk, ölçülen büyüklüklerin rastgele değişimini ifade eder.

Gerilim veya başka bir parametre sabitlenene kadar belirli sayıda ölçüm yaptığımızda, ölçülen değerlerde bazı değişiklikler gözlemlenecektir. Bunun nedeni, ölçüm ekipmanının ve ölçüm düzeninin ölçüm devresindeki termal gürültüdür. Aşağıda soldaki grafik bu değişiklikleri göstermektedir.

Belirsizliklerin tanımları. Solda bir dizi ölçüm var. Sağda histogram biçimindeki değerler var.

grafik çubuğu

Ölçülen değerler, şekilde sağda gösterildiği gibi histogram olarak çizilebilir. Histogram, ölçülen bir değerin ne sıklıkta gözlemlendiğini gösterir. Histogramdaki en yüksek nokta, en sık gözlemlenen ölçülen değerdir ve simetrik dağılım durumunda ortalama değere eşittir (her iki grafikte de mavi çizgiyle gösterilir). Siyah çizgi parametrenin gerçek değerini temsil eder. Ölçülen değerin ortalaması ile gerçek değer arasındaki fark hatadır. Histogramın genişliği bireysel ölçümlerin dağılımını gösterir. Ölçümlerin bu şekilde yayılmasına kesinlik denir.

Doğru terimleri kullanın

Doğruluk ve doğruluk bu nedenle farklı anlamlara sahiptir. Bu nedenle ölçümün çok doğru olması ancak hatalı olması mümkündür. Veya tam tersi, küçük bir hatayla ancak doğru değil. Genel olarak, bir ölçüm doğruysa ve çok az hata içeriyorsa güvenilir kabul edilir.

Hata

Hata, ölçümün doğruluğunun bir göstergesidir. Bir ölçümde doğruluk hatayı etkilediğinden, bir dizi ölçümün ortalaması dikkate alınır.

Bir ölçüm cihazının doğruluğu genellikle iki değerle belirtilir: gösterge hatası ve tam ölçek hatası. Bu iki özellik birlikte genel ölçüm hatasını belirler. Bu ölçüm hatası değerleri yüzde veya ppm (milyonda parça, milyonda parça) mevcut ulusal standarda göre. %1 10000'e karşılık gelir ppm.

Doğruluk, belirli sıcaklık aralıkları için ve kalibrasyondan sonra belirli bir süre için verilir. Lütfen farklı aralıklarda farklı hataların mümkün olduğunu unutmayın.

Gösterge hatası

Daha fazla spesifikasyon olmaksızın yüzde sapmanın belirtilmesi gösterge için de geçerlidir. Gerilim bölücü toleransları, amplifikasyon hassasiyeti ve okuma ve sayısallaştırma mutlak toleransları bu hatanın nedenleridir.

70V için %5 hata

70,00V okuyan ve "okumanın ±%5'i" özelliğine sahip bir voltmetrenin hatası ±3,5V (70V'nin %5'i) olacaktır. Gerçek voltaj 66,5 ila 73,5 volt arasında olacaktır.

Tam ölçekli hata

Bu tür hatalara yükselteçlerin ofset hataları ve doğrusallık hataları neden olur. Sinyalleri sayısallaştıran cihazlarda, dönüşümün doğrusal olmaması ve ADC hataları vardır. Bu özellik tüm kullanılabilir ölçüm aralığı için geçerlidir.

Voltmetre “%3 ölçek” özelliğine sahip olabilir. Ölçüm sırasında 100 V aralığı (tam ölçeğe eşit) seçilirse, ölçülen gerilimden bağımsız olarak hata 100 V'nin %3'ü = 3 V olur. Bu aralıktaki okuma 70 V ise gerçek voltaj 67 ile 73 volt arasındadır.

100 V aralığında %3 aralık hatası

Bu tür toleransın okumalardan bağımsız olduğu yukarıdaki şekilde açıkça görülmektedir. 0 V okunurken gerçek voltaj -3 ile 3 volt arasındadır.

Sayılarda ölçek hatası

Çoğu zaman dijital multimetreler için ölçek hatası yüzde yerine rakamlarla verilir.

3½ basamaklı ekrana (-1999 ila 1999 aralığı) sahip bir dijital multimetre için spesifikasyonda "+ 2 basamak" belirtilebilir. Bu, okuma hatasının 2 birim olduğu anlamına gelir. Örneğin: aralık 20 volt (± 19,99) ise ölçek hatası ±0,02 V olur. Ekranda 10,00 değeri gösterilir ancak gerçek değer 9,98 ile 10,02 volt arasında olacaktır.

Ölçüm hatasının hesaplanması

Gösterge ve ölçek tolerans özellikleri birlikte cihazın genel ölçüm belirsizliğini belirler. Aşağıdaki hesaplama, yukarıdaki örneklerdekiyle aynı değerleri kullanır:

Doğruluk: ±%5 okuma (%3 aralık)

Aralık: 100V

Okuma: 70V

Toplam ölçüm hatası şu şekilde hesaplanır:

Bu durumda toplam hata ±6,5V olur. Gerçek değer 63,5 ila 76,5 volt arasındadır. Aşağıdaki şekil bunu grafiksel olarak göstermektedir.

100 V aralığı ve 70 V okuma için %5 ve %3 aralıklı okuma hataları için toplam hata

Yüzde hata, hatanın okumaya oranıdır. Bizim durumumuz için:

Sayılar

Dijital multimetreler "±%2,0 okuma, +4 hane" özelliğine sahip olabilir. Bu, %2 okuma hatasına 4 hanenin eklenmesi gerektiği anlamına gelir. Örnek olarak yine 3½ haneli bir dijital göstergeyi düşünün. Seçilen 20 V aralığı için 5,00 V okur. Okumanın %2'si 0,1 V'lik bir hata anlamına gelir. Buna sayısal hatayı da ekleyin (= 0,04 V). Bu nedenle toplam hata 0,14 V'tur. Gerçek değer 4,86 ​​ile 5,14 volt arasında olmalıdır.

Toplam hata

Çoğunlukla yalnızca ölçüm cihazının hatası dikkate alınır. Ancak, eğer kullanılıyorsa, ölçüm cihazlarının hataları da dikkate alınmalıdır. İşte bazı örnekler:

1:10 prob kullanıldığında artan hata

Ölçüm sürecinde 1:10 prob kullanılıyorsa, yalnızca cihazın ölçüm hatasını dikkate almak gerekli değildir. Doğruluk aynı zamanda kullanılan cihazın giriş empedansından ve probun direncinden de etkilenir; bunlar birlikte gerilim bölücüyü oluşturur.

Yukarıdaki şekilde 1:1 probun bağlı olduğu bir şema gösterilmektedir. Bu probu ideal olarak kabul edersek (bağlantı direnci yok), o zaman uygulanan voltaj doğrudan osiloskobun girişine aktarılır. Ölçüm hatası artık yalnızca zayıflatıcının, yükselticinin ve daha sonraki sinyal işlemede yer alan devrelerin izin verilen sapmaları ile belirlenir ve cihaz üreticisi tarafından belirlenir. (Hata aynı zamanda iç direnci oluşturan bağlantı direncinden de etkilenir. Belirtilen izin verilen sapmalara dahildir.)

Aşağıdaki resim aynı osiloskopu göstermektedir, ancak şimdi girişe 1:10 prob bağlanmıştır. Bu probun dahili bir bağlantı direnci vardır ve osiloskopun giriş direnciyle birlikte bir voltaj bölücü oluşturur. Gerilim bölücüdeki dirençlerin izin verilen sapması kendi hatasının nedenidir.

Bir osiloskopa bağlanan 1:10 prob ek belirsizlik getirir

Osiloskopun giriş empedansı toleransı teknik özelliklerinde bulunabilir. Prob bağlantı direncinin izin verilen sapması her zaman verilmez. Ancak sistem doğruluğu, belirli bir osiloskop türü için belirli bir osiloskop probunun üreticisi tarafından belirtilir. Prob önerilenden farklı tipte bir osiloskopla kullanılırsa ölçüm hatası belirsiz hale gelir. Her zaman bundan kaçınmaya çalışmalısınız.

Osiloskobun %1,5 toleransa sahip olduğunu ve %2,5 sistem hatasıyla 1:10 prob kullandığını varsayalım. Cihaz okumasının toplam hatasını elde etmek için bu iki özellik çarpılabilir:

Burada ölçüm sisteminin toplam hatası, - cihazın okuma hatası, - uygun tipte bir osiloskopa bağlı probun hatası yer alır.

Şönt dirençle ölçümler

Genellikle akımları ölçerken harici bir şönt direnç kullanılır. Şantın ölçümü etkileyen bir toleransı vardır.

Şönt direncinin belirtilen toleransı okuma hatasını etkiler. Toplam hatayı bulmak için şantın izin verilen sapması ve ölçüm cihazının hatası çarpılır:

Bu örnekte toplam okuma hatası %3,53'tür.

Şönt direnci sıcaklığa bağlıdır. Direnç değeri belirli bir sıcaklık için belirlenir. Sıcaklığa bağımlılık sıklıkla ifade edilir.

Örnek olarak ortam sıcaklığına ait direnç değerini hesaplayalım. Şant aşağıdaki özelliklere sahiptir: Ohm(sırasıyla ve ) ve sıcaklık bağımlılığı .

Şöntten geçen akım şönt üzerinde enerjinin dağılmasına neden olur, bu da sıcaklığın artmasına ve dolayısıyla direnç değerinin değişmesine neden olur. Akım akışı sırasında direnç değerinin değişmesi birçok faktöre bağlıdır. Çok doğru bir ölçüm yapmak için şantın direnç kaymasına ve ölçümlerin alındığı ortam koşullarına göre kalibre edilmesi gerekir.

Kesinlik

Terim kesinlikÖlçüm hatasının rastgeleliğini ifade etmek için kullanılır. Çoğu durumda ölçülen değerlerin sapmalarının rastgele doğası termal niteliktedir. Bu gürültünün rastgele doğasından dolayı mutlak bir hata elde etmek mümkün değildir. Doğruluk yalnızca ölçülen miktarın belirli sınırlar dahilinde olma olasılığı ile verilir.

Gauss dağılımı

Termal gürültünün bir Gaussian'ı vardır veya onların da söylediği gibi, normal dağılım. Aşağıdaki ifadeyle anlatılmaktadır:

Burada ortalama değer, dağılımı gösterir ve gürültü sinyaline karşılık gelir. Fonksiyon, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi ortalama ve etkin gürültü genliğinin olduğu bir olasılık dağılım eğrisi verir.

Tablo, belirtilen sınırlar dahilinde değer elde etme şansını göstermektedir.

Gördüğünüz gibi ölçülen değerin ± aralığında olma olasılığı eşittir.

Arttırılmış doğruluk

Doğruluk, aşırı örnekleme (örnekleme oranının değiştirilmesi) veya filtreleme yoluyla artırılabilir. Bireysel ölçümlerin ortalaması alınır, böylece gürültü büyük ölçüde azaltılır. Ölçülen değerlerin yayılması da azalır. Yeniden örnekleme veya filtreleme kullanılırken bunun verimde düşüşe yol açabileceği dikkate alınmalıdır.

İzin

İzin veya onların da söylediği gibi, çözünürlük Bir ölçüm sisteminin fark edilebilir en küçük ölçülen büyüklüğüdür. Bir cihazın çözünürlüğünün belirlenmesi, ölçümün doğruluğu anlamına gelmez.

Dijital ölçüm sistemleri

Dijital bir sistem, analogdan dijitale dönüştürücü kullanarak analog sinyali dijital eşdeğere dönüştürür. İki değer arasındaki fark yani çözünürlük her zaman bir bittir. Veya dijital multimetre durumunda bu bir rakamdır.

Çözünürlüğü bit dışındaki birimlerle de ifade etmek mümkündür. Örnek olarak 8 bitlik bir ADC'ye sahip olduğunuzu düşünün. Dikey hassasiyet şu şekilde ayarlandı: 100 mV/böl ve bölüm sayısı 8'dir, dolayısıyla toplam aralık 800mV. 8 bit temsil edilir 2 8 =256 Farklı anlamlar. Volt cinsinden çözünürlük şuna eşittir: 800 mV / 256 = 3125 mV.

Analog ölçüm sistemleri

Ölçülen miktarın, işaretçi cihazda olduğu gibi mekanik olarak görüntülendiği analog cihaz durumunda, çözünürlük için doğru bir sayı elde etmek zordur. Birincisi, çözünürlük, işaretçi mekanizmasındaki sürtünmenin neden olduğu mekanik histerezis nedeniyle sınırlıdır. Çözünürlüğü ise gözlemcinin subjektif değerlendirmesini yapması belirler.

Talimatlar

Cihazın doğruluk sınıfı genellikle ölçekte gösterilir. Cihazla birlikte gelen talimatlarda da belirtilmiştir. Bakın, sembollerle işaretlenmiş. Bunlar büyük Latin veya Arap rakamları olabilir. İkinci durumda, bazı ek .

Doğruluk Latince işaretlerle belirtiliyorsa, bu, mutlak hatayla belirlendiği anlamına gelir. Ek sembol içermeyen Arap rakamları, verilen hatanın belirleyici olduğunu ve olası bir ölçümün maksimum veya minimum değerinin dikkate alındığını gösterir. Ek bir simge örneğin bir onay işareti olabilir. Bu durumda sınıf da verilen hataya göre ancak ölçeğin uzunluğuna göre belirlenir. Sınıfı göreceli hatayla belirlerken Romen rakamları girilir.

Cihazda herhangi bir işaret bulunmayabilir. Bu, hatanın %4'ten fazla olabileceği, yani yalnızca çok kaba ölçümler için kullanılabileceği anlamına gelir. Bu durumda hatanın boyutunu kendiniz ayarlayın. Bölünme fiyatının yaklaşık yarısına eşittir. Bu durumda ölçüm sonucu, hata boyutuna göre gerçek sonuçtan daha büyük veya daha küçük olabilir. Etiketleme devlet standartlarına uygun olmalıdır.

Hatayı hesaplayın. Doğruluk sınıfı, belirli bir hatanın kesin değere oranı olarak tanımlanır. Örneğin mutlak, x ve a'nın kesin ve yaklaşık değerleri arasındaki fark olarak, yani s = (x-a) formülü biçiminde temsil edilebilir. Göreli, aynı farkın oranı olarak tanımlanır. a değerine ve indirgenmiş - ölçek uzunluğu l'ye. Sonucu %100 ile çarpın.

İşaret aletleri için sekiz doğruluk sınıfı vardır. Verilen hataya göre belirlenirler. Hassas ve teknik olarak ayrılırlar. İlki, örneğin laboratuvarlarda hassas ölçümler için kullanılır. Bu sınıflardaki hata aralığı 0,05 ila 0,5 arasındadır. İkinci kategoriye ait cihazlar 1,0 ila 4,0 arasında hata verebilir. Ayrıca ölçeğin tüm uzunluğu boyunca ölçüm verileri ile gerçek değer arasındaki tutarsızlık benzer.

Konuyla ilgili video

Not

Ölçüm yöntemleri doğruluğu etkilemez. Elbette her cihazın amacına ve talimatlarına uygun kullanılması gerekir. Bir nesneyi ölçme koşulları, örneğin kabul edilen sıcaklık ve nem göstergeleri gibi belirlenmiş standartlara uygun olmalıdır.

Kaynaklar:

• ölçüm cihazı doğruluk sınıfı

Doğruluk sınıfları, devlet standartlarına uygunluklarını doğrulamak için gerekli olan ölçüm cihazlarının bir özelliğidir. Doğruluk sınıfları, cihazın doğruluğunu herhangi bir şekilde etkileyebilecek parametrelerdeki her türlü hatayı veya değişikliği sağlar. Doğruluk sınıfları, bir standart içindeki referans boyutundan veya değerden sapmaların sınırlarını tanımlar. Doğruluk sınıflarıyla çalışmak, ölçüm cihazlarının standartlara uygunluğunun doğrulanmasını büyük ölçüde kolaylaştırır.

Talimatlar

Niceliklerin ve ölçüm araçlarının çeşitliliği nedeniyle, izin verilen hataları indekslemek için birleşik bir yol önermek mümkün görünmektedir. Çoğu zaman doğruluk, miktarın gerçek değerine göre ifade edilen, izin verilen hataya eşit bir sayı ile gösterilir.

Düşündüğünüz cihazın veya daha iyisi cihaz ailesinin tam açıklamasını içeren özet tabloları referans kitaplarında veya internette bulun. Tüm temel teknik özellikleri ve parametreleri bulun, çünkü her şeyi manuel olarak ölçerek bu aşamada hata riskiyle karşı karşıya kalırsınız. Sonuç olarak, tüm yanlışlıklar kesinlikle nihai hatayı ve buna bağlı olarak cihazın doğruluk sınıfının belirlenmesini etkileyecektir.

Ölçümlere başlarken öncelikle cihazların ölçüm limitlerini dikkate alarak seçilmesi gerekir. Ölçüm limitleri, enstrüman skalasının minimum (alt limit) ve maksimum (üst limit) değerleridir.. Çoğu zaman bir ölçüm sınırı vardır ancak iki tane de olabilir. Örneğin cetvelin (Şek. 37) bir sınırı (üst) vardır. 25 cm'ye eşittir. Termometrenin (Şekil 38) iki sınırı vardır: sıcaklık ölçümünün üst sınırı +50 °C'dir; ölçümün alt sınırı -40 °C'dir.

Pirinç. 37

Pirinç. 38

Şekil 39'da aynı üst sınırlara (25 cm) sahip üç cetvel gösterilmektedir. Ancak bu cetveller uzunluğu değişen doğrulukla ölçer. En doğru ölçüm sonuçları cetvel 1 tarafından, daha az doğru ise cetvel 3 tarafından verilir. Ölçüm doğruluğu nedir ve neye bağlıdır? Bu soruların cevabını verebilmek için öncelikle enstrüman kantarı bölümünün fiyatını ele alalım.

Pirinç. 39

Bölme değeri, alet skalasının en küçük bölümünün değeridir.

Bir terazi bölümünün fiyatını belirlemek için şunları yapmalısınız:

cetvel ölçeğinde iki bitişik değeri (örneğin 3 cm ve 4 cm) seçin (bkz. Şekil 39); bu değerler arasındaki bölümlerin sayısını (konturları değil!) sayın; cetvel 1'de (bkz. Şekil 39), 3 cm ile 4 cm değerleri arasındaki bölüm sayısı 10'dur; Büyük değerden küçük değeri çıkarın (4 cm - 3 cm = 1 cm) ve elde edilen sonucu bölüm sayısına bölün.

Ortaya çıkan değer cihazın terazi bölme fiyatı olacaktır. C harfiyle gösterelim.

1. satır için:

C 1 = 1 cm: 10 böl = 0,1 cm/böl

2. satır için:

C 2 = 1 cm: 5 böl = 0,2 cm/böl

3. satır için:

C 3 = 1 cm: 2 böl = 0,5 cm/böl

Aynı şekilde 1 ve 2 no'lu beherlerin ölçeğini bölme fiyatını da belirleyebilirsiniz (Şek. 40). Beher ölçeği bölme değeri 1:

Beher ölçeği bölme değeri 2:

Pirinç. 40

Beher 1 ve beher 2 ile aynı hacmi ölçelim. Ölçek okumalarına göre beher 1'deki suyun hacmi:

V = 35 mi.

Beher 2 ölçeğinin okumalarından:

V = 37 ml.

Bölme fiyatı daha düşük olan (1 ml/böl) beher 2 kullanılarak su hacminin daha doğru ölçüldüğü açıktır.< 5 мл/дел). Значит, Ölçek bölümü ne kadar düşük olursa, bu cihaz o kadar doğru ölçüm yapabilir. Bu durumda şunu söylüyorlar: Beher 1 ile hacmi 5 ml doğrulukla ölçtük (ölçek bölme fiyatı C1 = 5 ml/böl ile karşılaştırın), beher 2 ile - 1 ml doğrulukla (ölçek bölme fiyatı ile karşılaştırın) fiyat C2 = 1 ml/böl).

Yani terazisi olan herhangi bir cihazla, terazi bölümünün değerini aşmayacak bir doğrulukla fiziksel bir miktar ölçülebilir.

Cetvel 1'i kullanarak (bkz. Şekil 39) uzunluğu 1 mm hassasiyetle ölçebilirsiniz. Cetvel 2 ve 3'ü kullanarak uzunluk ölçümünün doğruluğunu kendiniz belirleyin.

Düşün ve cevapla

1. Bölünme fiyatı nedir?
2. Bir enstrümanın gam bölme değeri nasıl belirlenir?
3. Bu cihazın ölçüm doğruluğunu ne belirler?
4. Şekil 41'de ölçüm aletleri gösterilmektedir. Onların isimleri ne? Hangi fiziksel büyüklükleri ölçüyorlar? Her terazi bölümünün fiyatı nedir?
5. Her cihazın ölçek okumalarını belirleyin (bkz. Şekil 41).
6. Bu aletler fiziksel büyüklükleri hangi doğrulukla ölçüyor?
7. Bu cihazların üst ve alt ölçüm limitlerini belirleyiniz. Bu termometre kışın Kuzey Kutbu'ndaki dış hava sıcaklığını ölçmek için kullanılabilir mi? Neden?
8. Bu hız göstergesi hangi ulaşım türlerinde kullanılabilir (bkz. Şekil 41): uçakta mı, arabada mı, bisiklette mi? Neden?

Pirinç. 41

Bilmek ilginç!

Bilim tarihinde, ölçümlerin doğruluğunun arttırılmasının yeni keşiflere ivme kazandırdığı birçok durum vardır. Böylece gökbilimciler, gökyüzündeki parlak yıldızların konumlarını ölçmenin artan doğruluğu sayesinde yıldızlara olan mesafeleri tahmin edebildiler ve konumlarının doğru kataloglarını oluşturabildiler. Havadan salınan nitrojenin yoğunluğunun daha doğru ölçümleri, 1894'te yeni bir inert gaz olan argonun keşfedilmesini mümkün kıldı. Su yoğunluğu ölçümlerinin doğruluğunun arttırılması, 1932'de ağır bir hidrojen izotopu olan döteryumun keşfedilmesine yol açtı. Daha sonra döteryum nükleer yakıtın bileşenlerinden biri haline geldi.

Evde kendin yap

Plastik bir şişe ve ölçüm kabı kullanarak bir kap yapın. Yaptığınız beherin bölme fiyatını ve ölçü doğruluğunu belirleyiniz. Ölçek yapmak için dar bir yapışkan sıva kullanın. “Sınıfın En İyi Beheri” yarışmasına katılın.

Egzersizler

Pirinç. 42

Bir ölçüm cihazının doğruluğu, belirli bir ölçüm cihazının okumalarının ölçülen değerin gerçek değerlerine yaklaşma derecesini karakterize eden ve bu cihaz kullanılarak güvenilir bir şekilde belirlenebilecek en küçük değerle belirlenen özelliğidir.

Cihazın doğruluğu, ölçeğinin en küçük bölümünün değerine bağlıdır ve cihazın kendisinde veya fabrika talimatlarında (pasaport) belirtilir. Ölçüm doğruluğunun bağıl ölçüm hatası E: = ile ters orantılı olduğuna dikkat edin.

Elektrikli ölçüm cihazlarının hatası, cihazın ön tarafında bir daire içinde karşılık gelen sayıyla gösterilen doğruluk sınıfına (veya azaltılmış hata E pr) göre belirlenir. Bir cihazın doğruluk sınıfı K, yüzde olarak ifade edilen mutlak hatanın, ölçülen değerin sınır (nominal) değeri xpr'ye, yani cihaz ölçeğinde ölçülebilen en büyük değerine (ölçüm sınırı) oranıdır. :

.

Cihazın doğruluk sınıfını ve ölçüm limitini bilerek mutlak hatasını hesaplayabilirsiniz:

Bu hata, bu cihaz kullanılarak yapılan tüm ölçümler için aynıdır. Yedi doğruluk sınıfı: 0,1; 0,2; 0,5; 1.0; 1.5; 2.5; 4.0. İlk üç doğruluk sınıfına (0,1; 0,2; 0,5) ait cihazlar denir kesinlik ve hassas bilimsel ölçümler için kullanılan diğer doğruluk sınıflarına ait aletlere denir. teknik. Doğruluk sınıfını göstermeyen cihazlar ders dışı olarak kabul edilir.

Örnek. Devrede akım gücü, doğruluk sınıfı K = 0,5 olan ve ölçeğin ölçüm limiti I pr = 10 A olan bir ampermetre ile ölçülür. Ampermetrenin mutlak hatasını buluruz:

Ampermetrenin akımı 0,05 A'dan fazla olmayan bir doğrulukla ölçmenize izin verdiği ve bu nedenle cihaz ölçeğinde daha yüksek bir doğrulukla okuma yapmanın uygun olmadığı anlaşılmaktadır.

Bu ampermetre kullanılarak üç akım değerinin ölçüldüğünü varsayalım: I 1 =2 A; ben2 =5A; I 3 =8 A. Her durum için bağıl hatayı buluyoruz: ; .

Bu örnekten, üçüncü durumda bağıl hatanın en küçük olduğu, yani cihazdaki okuma değeri ne kadar büyükse, bağıl ölçüm hatasının da o kadar küçük olduğu anlaşılmaktadır. Bu nedenle, aletlerin en iyi şekilde kullanılması için, ölçülen değerin değeri alet skalasının sonunda olacak şekilde seçilmesi tavsiye edilir. Bu durumda bağıl hata cihazın doğruluk sınıfına yaklaşmaktadır. Cihazın doğruluğu bilinmiyorsa, mutlak hata en küçük bölümün (cetvel, termometre, kronometre) değerinin yarısına eşit olarak alınır. Kumpaslar ve mikrometreler için – verniyelerinin doğruluğu (0,1 mm, 0,01 mm).

Notlar: 1) Okuma yaparken görüş hattının teraziye dik olmasına dikkat edin. Paralaks hatasını ortadan kaldırmak için birçok cihaz bir aynayla (“ayna cihazları”) donatılmıştır. Alet iğnesi aynadaki görüntüyü kaplıyorsa deneycinin gözü doğru konumlandırılmıştır.

2) Dolaylı ölçümler için (örneğin, bir silindirin hacminin çapına ve yüksekliğine göre belirlenmesi), ölçülen tüm köşelerin yaklaşık olarak aynı göreceli doğrulukla belirlenmesi gerekir.

3) Ölçüm sonuçlarını işlerken, hesaplamaların doğruluğunun ölçümlerin doğruluğu ile tutarlı olması gerektiği unutulmamalıdır. Gereğinden fazla ondalık basamakla yapılan hesaplamalar, birçok gereksiz çalışmaya neden olur. Örneğin herhangi bir ifadedeki büyüklüklerden en az biri iki anlamlı rakam doğruluğu ile tanımlanmışsa, sonucun iki anlamlı rakamdan fazla doğrulukla hesaplanmasının bir anlamı yoktur. Aynı zamanda, ara hesaplamalarda, daha sonra - nihai sonucu kaydederken - atılacak olan fazladan bir rakamın kaydedilmesi önerilir. Hatalar teorisinde, mevcut yuvarlama kurallarında şu istisna bulunmaktadır: Hataları yuvarlarken, atılan en yüksek rakam 3 veya 3'ten büyükse, tutulan son rakam bir artırılır.

Ölçüm doğruluğuölçüm sonuçlarının fiziksel bir büyüklüğün bazı gerçek değerlerine yaklaşma derecesidir. Doğruluk ne kadar düşük olursa, ölçüm hatası o kadar büyük olur ve buna bağlı olarak hata ne kadar küçük olursa doğruluk da o kadar yüksek olur.

En doğru cihazlar bile ölçülen değerin gerçek değerini gösteremez. Çeşitli faktörlerden kaynaklanabilecek bir ölçüm hatası mutlaka vardır.

Hatalar şunlar olabilir:

sistematik,örneğin, gerilme direnci elastik elemana zayıf bir şekilde yapıştırılmışsa, kafesinin deformasyonu elastik elemanın deformasyonuna karşılık gelmeyecek ve sensör sürekli olarak yanlış tepki verecektir;

rastgele,örneğin ölçüm cihazının mekanik veya elektrikli elemanlarının hatalı çalışmasından kaynaklanan;

kaba, Kural olarak, deneyimsizlik veya yorgunluk nedeniyle enstrüman okumalarını yanlış okuyan veya bilgileri işlerken hata yapan sanatçının kendisi tarafından bunlara izin verilir. Bunlar, ölçüm cihazlarının arızalanmasından veya ölçüm koşullarının ani değişmesinden kaynaklanabilir.

Hataları tamamen ortadan kaldırmak neredeyse imkansızdır, ancak olası ölçüm hatalarının sınırlarını ve dolayısıyla bunların uygulanmasının doğruluğunu belirlemek gerekir.

Ölçme cihazlarının sınıflandırılması ve metrolojik özellikleri

Rusya Gosstandart'ı tarafından onaylanan ölçüm cihazları, Devlet Ölçüm Cihazları Siciline kaydedilir, uygunluk sertifikaları ile onaylanır ve ancak bundan sonra Rusya Federasyonu topraklarında kullanılmasına izin verilir.

Referans yayınlar, ölçüm cihazlarını tanımlamak için aşağıdaki yapıyı benimser: ölçüm cihazı tipinin onay belgesinin kayıt numarası, adı, numarası ve geçerlilik süresi, üreticinin yeri ve temel metrolojik özellikler. İkincisi, bilinen bir doğrulukla bilinen bir aralıktaki ölçümler için ölçüm cihazlarının uygunluğunu değerlendirir.

Ölçüm cihazlarının metrolojik özellikleri şunları sağlar:

Ölçüm doğruluğunu sağlama imkanı;

Değiştirilebilirliğin sağlanması ve ölçüm cihazlarının birbirleriyle karşılaştırılması;

Doğruluk ve diğer özellikler için gerekli ölçüm cihazlarının seçimi;

Ölçüm sistemleri ve tesisatlarındaki hataların belirlenmesi;

Doğrulama sırasında ölçüm cihazlarının teknik durumunun değerlendirilmesi.

Dokümanların belirlediği metrolojik özellikler geçerli kabul edilir. Uygulamada, ölçüm cihazlarının aşağıdaki metrolojik özellikleri en yaygın olanıdır:

ölçüm aralığı- izin verilen SI hatası sınırlarının normalleştirildiği ölçülen miktarın değer aralığı;

ölçüm sınırı- ölçüm aralığının en büyük veya en küçük değeri. Ölçüler için bu, tekrarlanabilir miktarın nominal değeridir.

Metre ölçeği- ölçülen miktarın ardışık değerlerine karşılık gelen, bir ölçüm cihazının okuma cihazında dereceli işaret ve sayılar dizisi

Ölçek bölme fiyatı- iki bitişik ölçek işaretine karşılık gelen miktarların değerlerindeki fark. Tekdüze ölçeğe sahip cihazların sabit bir ölçeği varken, eşit olmayan ölçeğe sahip olanların değişken bir ölçeği vardır. Bu durumda minimum bölünme fiyatı normalleştirilir.

Ölçme cihazlarının standartlaştırılmış temel metrolojik özelliği hata, yani, ölçüm cihazlarının okumaları ile fiziksel büyüklüklerin gerçek (gerçek) değerleri arasındaki fark.

Tüm hatalar şunlara bağlıdır: dış koşullar temel ve ek olarak ikiye ayrılır.

Asıl hata Bu normal çalışma koşullarında bir hatadır.

Uygulamada, etkileyen büyüklükler daha geniş bir aralıkta olduğunda, bu da normalleştirilir. ek hataölçüm aletleri.

İzin verilen hata sınırı, ölçüm cihazının teknik gerekliliklere göre kullanım için onaylanabileceği, etkileyen miktardaki bir değişikliğin neden olduğu en büyük hatadır.

Doğruluk sınıfı - bu, bir ölçüm cihazının çeşitli özelliklerini belirleyen genelleştirilmiş bir metrolojik özelliktir. Örneğin, elektriksel ölçüm cihazlarını belirtmek için doğruluk sınıfı, ana hataya ek olarak okumalardaki bir değişimi de içerir ve elektriksel büyüklüklerin ölçümleri için - kararsızlık miktarı (yıl içinde ölçüm değerindeki yüzde değişim) ).

Bir ölçüm cihazının doğruluk sınıfı zaten sistematik ve rastgele hataları içermektedir. Bununla birlikte, ölçüm doğruluğu aynı zamanda ölçüm tekniğine, ölçüm cihazının nesne ile etkileşimine, ölçüm koşullarına vb. de bağlı olduğundan, bu ölçüm cihazları kullanılarak gerçekleştirilen ölçümlerin doğruluğunun doğrudan bir özelliği değildir.