Оцінка результату і похибки прямих вимірювань

Залежно від розв’язуваної задачі прямі вимірювання можуть проводитися з одноразовими і багаторазовими спостереженнями. Прямі одноразові вимірювання є найбільш розповсюдженими в практиці технічних вимірювань, оскільки точність їх результатів у звичайних умовах, як правило, достатня, і водночас вони відрізняються простотою вимірювального експерименту, високою продуктивністю (числом вимірювань за одиницю часу) і незначними витратами, для їх проведення не ставляться високі вимоги до кваліфікації експериментатора. За цими показниками вони значно перевищують інші методи вимірювань. Прямі багаторазові вимірювання застосовуються у тому разі, коли необхідно забезпечити підвищену точність результатів вимірювань, яка досягається за рахунок зменшення випадкової складової похибки вимірювань усередненням (статистичною обробкою) результатів спостережень вимірюваної величини того самого розміру. Їх доцільно проводити тоді, коли випадкова похибка результату вимірювань є переважаючою у порівнянні з систематичною. Багаторазові вимірювання відрізняються підвищеними складністю, трудомісткістю і витратами, тому їх доцільність мусить бути переконливо обґрунтована. Найчастіше вони застосовуються, наприклад, при виконанні наукових експериментів і проведенні метрологічних робіт. Особливості в організації вимірювального експерименту при виконанні одноразових і багаторазових прямих вимірювань визначають відмінність у методиках оцінки їх результатів і похибок.

Перш ніж перейти до оцінки похибок результату прямих вимірювань ще раз підкреслимо таку важливу обставину: необхідно чітко відрізняти похибку результату вимірювання і похибку ЗВТ (див. § 3.3).

Оцінка похибки прямих одноразових вимірювань

Для прямих одноразових вимірювань характерні дві головні особливості:

1. З множини можливих відліків результату вимірювання використовується лише один.

2. Потрібен певний обсяг апріорної інформації та її ретельний аналіз. Ця інформація стосується всіх компонентів процесу вимірювання: властивостей фізичної моделі об’єкта вимірювання, методу вимірювання і ЗВТ, умов виконання вимірювання, кваліфікації експериментатора. Аналіз усієї цієї апріорної інформації виконується перед проведенням прямих одноразових вимірювань і від його повноти залежить вірогідність результату вимірювання. Основні етапи цього аналізу:

- слід з’ясувати фізичну сутність досліджуваної властивості об’єкта вимірювання, звернувши особливу увагу на вимірюваний параметр;

- визначити впливні величини і заходи, спрямовані на зменшення їх впливу (термостатування, екранування або компенсація електричних і магнітних полів тощо);

- прийняти рішення на користь тієї чи іншої методики виконання вимірювань;

- вибрати ЗВТ, при цьому переконатися в справності, в тому числі метрологічній, вибраного ЗВТ і наявності вірогідної інформації про його НМХ;

- оцінити похибку взаємодії ЗВТ з об’єктом вимірювання і динамічну похибку;

- дослідити застосований метод вимірювання з метою оцінки методичної похибки;

- оцінити можливу похибку експериментатора, якщо вона істотна.

Вибір методу вимірювання і ЗВТ проводиться так, щоб вилучити або зменшити до нехтовно малих значень методичну похибку, похибку взаємодії і динамічну похибку, тобто щоб похибка вимірювання визначалась тільки статичною похибкою ЗВТ (основною і додатковою, якщо вона є, складовими). ............