mérési hibák
1. (Mérés és mérési hiba)
Fizika, mint tudomány született, több mint 300 évvel ezelőtt, amikor a Galileo valójában létrehozott egy tudományos tanulmányt a fizikai jelenségek, fizikai törvények létrehozott és ellenőrzött kísérleti felhalmozódása és összehasonlítása a kísérleti adatok által biztosított egy pár számot, fogalmazott a törvények a matematika nyelvén, azaz képletek segítségével kötik össze a funkcionális függőség a számértékek fizikai mennyiség. Ezért kísérleti fizikus a tudomány, a fizikus kvantitatív tudomány.
Azt vizsgálja néhány jellemzője bármilyen mérést.
Izmerenie- megtalálása számértéke egy fizikai mennyiség tapasztalati úton, a mérések (tartomány, voltmérő, óra, stb).
A méréseket lehet közvetlen vagy közvetett.
Közvetlen izmerenie- megtalálása számértéke fizikai mennyiség közvetlenül mérő eszközökkel. Például, a hossza - egy uralkodó, a légköri nyomás-barométer.
Közvetett izmerenie- megtalálása számértéke egy fizikai mennyiség az alábbi képlet szerint kapcsolatos a kívánt mennyiségben más mennyiségek meghatározását közvetlen mérésekkel. Például az ellenállást a vezeték határozzuk meg az R = U / I, ahol U és én mért elektromos készülékek.
Tekintsük a példát mérést.
A vonalzó mérésére a hossza a rúd (1 mm-es osztás érték). Ez csak akkor megállapítható, hogy a hossza a rúd között a 22 és 23 mm. A tartomány szélességét „bizonytalanság 1mm, ők is ugyanolyan költségek felosztásáról. Cseréje a vonal még érzékenyebb berendezéssel, mint a vastagsága csökkenti ezt az intervallumot, amely jobb mérési pontosságot. Ebben a példában a mérési pontosság 1 mm-nél.
Ezért a mérés nem lehet teljesíteni pontosan. Hozzávetőleges eredményei minden mérést. A bizonytalanság a mérési hiba jellemzi - eltérést a mért érték a fizikai mennyiségeknek a valódi érték.
Íme néhány a vezető okok a megjelenése hibákat.
1. A korlátozott pontosságú mérőműszerek gyártása.
2. Hatás a mérése a külső környezet (hőmérséklet-ingadozás, feszültségingadozás.).
3. Műveletek a kísérletező (késés a stopper elindításához, egy másik helyzetben a szem.).
4. A közelítő jellegét törvények, amelyek használhatók a mért értékeket.
Ezek az okok a végzetes hibákat, bár lehet minimalizálni. Annak megállapítására, a megbízhatóság a megállapítások a kutatások, vannak módszerek értékelésére az adatok hibákat.
2. véletlenszerű és szisztematikus hibákra
Hiba fordul elő, ha a méréseket osztva szisztematikus és véletlenszerű.
A rendszeres hiba pogreshnosti- megfelelő az eltérés a mért érték a valódi érték a fizikai mennyiség mindig egy irányban (növelésére vagy csökkentésére). Az ismételt mérési hiba ugyanaz.
Az okok a szisztematikus hibák:
1) mismatch mérési jelentése standard;
2) helytelen telepítése mérőműszerek (dőlés, kiegyensúlyozatlanság);
3) mismatch kezdeti teljesítmény eszközök nulla és figyelmen kívül hagyja a módosítások ebben az összefüggésben van;
4) inkonzisztencia a mért objektum a feltételezés a tulajdonságainak (jelenléte üregek, stb).
Véletlen pogreshnosti- ezt a hibát, ami a kiszámíthatatlan módon megváltoztassák számérték. Ezek a hibák által okozott nagyszámú ellenőrizetlen befolyásoló tényezők a mérési folyamat (szabálytalanságok a tárgy felületén, a szél fúj, túlfeszültség, stb.) A hatás a véletlenszerű hibák alapján csökkenteni kell ismételni a kísérletet.
3. Az abszolút és relatív hiba
Számszerűsíteni a minőségi mérések bevezette a abszolút és relatív mérési hibák.
Mint már említettük, minden mérés csak ad egy hozzávetőleges értéke a fizikai mennyiség, de lehetséges, hogy meghatározza az intervallumot, amely tartalmazza annak valódi jelentését:
Az érték D A jelentése az abszolút hiba intézkedés értéke A. A abszolút hiba egységekben fejezzük ki a mérendő. Az abszolút hiba egyenlő a maximális lehetséges modulusa eltérési értéket a fizikai mennyiség a mért érték. April - értéke a fizikai mennyiség, a kísérletileg kapott, amikor a mérés során többször, a számtani a mérések átlaga.
De szükség van, hogy meghatározzuk a relatív hiba e, hogy értékelje a minősége a mérést. e = D A / April, vagy e = (D A / Április) * 100%.
Ha mérésekor a relatív hiba kapunk több, mint 10%, akkor azt mondjuk, hogy az eredmény csak a mért mennyiség. A laboratóriumok fizikai gyakorlati ajánlott elvégezni mérés relatív hibája 10%. Kutató laboratóriumokban néhány pontos mérések (például meghatározása a fény hullámhossza) kerül végrehajtásra pontossággal ppm százalék.
4. A mérési hibák
Ezek a hibák is nevezik hangszeres vagy egy készülék. Ezek miatt a tervezés a méteres pontossággal a gyártás és a kalibrálást. Jellemzően tartalom érvényes műszerhibák jelentett a gyártó által az adatlapon ehhez az egységhez. Ezek megengedhető hibákat szabályozza GOST. Ez vonatkozik az előírásoknak. Jellemzően abszolút műszeres hibát jelöli D uA.
Ha információt a hibahatár nem áll rendelkezésre (például a vonal), majd mint a hiba lehet venni féláron részlege.
Ha lemérjük az abszolút hangszeres hiba áll instrumentális hibák a mérleg és súlyok. Az alábbi táblázat mutatja a megengedett hiba leggyakrabban
előforduló iskolai kísérlet mérő eszköz.
5. Pontosság elektromos készülékek
Analóg elektromos mérőműszerek az elfogadható hiba értékek vannak osztva pontossági osztályokat, amelyek be vannak jelölve a műszerfalon szám 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4.0. Osztályú pontosság g pr eszköz megmutatja, hogy hány százalék az abszolút hiba a teljes skálán a műszer.
Például az abszolút műszeres hiba osztályú eszköz 2,5 2,5% -a span.
Ha ismert csoportját műszer pontosságát és a tartomány, lehetséges, hogy meghatározza az abszolút műszeres mérési hiba
Ahhoz, hogy javítsa a mérés pontosságát egy elektromos mérőműszer mutatót kell választani a skálán eszköz, amely, a mérés alatt található, a második felében a skála.
6. Ismételje meg a pontosság
A hibák száma állítják elő számlálása kellően pontos mérési értékek segítségével.
A legtöbb esetben az abszolút hibák száma készítették felével egyenlő osztás értékét. Kivételek mérő óra nyíl (nyilak szaggatottan).
Abszolút hibák száma általában jelöljük D oA
7. A teljes közvetlen mérés abszolút hiba
Amikor végez közvetlen mérés a fizikai mennyiség egy értékelni kell a következő hibaüzenet jelenik meg: D és A, D és D oA Ca (random). Természetesen más hibaforrások kapcsolatos helytelen felszerelése, ferde a kezdeti helyzet a műszer mutató 0 és így tovább. Ki kell zárni.
Teljes abszolút hiba a közvetlen mérés tartalmaznia kell mind a három típusú hibák.
Ha egy véletlen hiba kicsi, mint a legkisebb érték, amely révén mérik mérési adatok (szemben a skála), akkor el lehet hanyagolni, majd meghatározni az értékét egy fizikai mennyiség csak egy mérést. Ellenkező esetben a valószínűségszámítás javasolja találni a mérési eredmény számtani középértéke az eredmények az egész sorozat ismételt mérések hibája az eredmény módszerével kell kiszámítani a matematikai statisztika. Ezek ismerete módszerek határain kívül az iskolai program.
8. Vedd a végeredmény közvetlen mérés
A végső eredmény a mérési fizikai mennyiség A rögzítendő ebben a formában;
April - értéke a fizikai mennyiség, a kísérletileg kapott, amikor a mérés során többször, a számtani a mérések átlaga. D A teljes közvetlen mérés abszolút hibát.
Abszolút hiba általában kifejezve egy jelentős számjegyet.
Példa: L = (7,9 + 0,1) mm, e = 13%.
9. A hibák közvetett mérések
A feldolgozás az eredmények közvetett mérések a fizikai mennyiség funkcionálisan kapcsolódó fizikai mennyiségek A, B és C, amelyeket meg kell mérni egy közvetlen módszer, először meghatározzák a relatív hiba a közvetett mérési e = D X / HPR. a táblázatban látható képletekkel I (bizonyítás nélkül).
A abszolút hiba az alábbi képlet szerint D = HPR X * e,
ahol e fejezzük tizedmásodperc, hanem százalékban.
A végeredmény van írva azonos módon abban az esetben, közvetlen mérés.
Példa: kiszámítja a mérési hiba a súrlódási tényező dinamométer. A tapasztalat az, hogy a rúd van húzva egyenletesen a vízszintes felület és a kifejtett erő mérjük: ez egyenlő a súrlódási erő.
Dinamométer mérjük bár súlyokkal: 1,8 F NN Op = 0,6 H
# 956; = 0,33. A műszeres hiba próbapad (található a táblázatban) az # 916; u = 0,05 N, a referencia-hiba (a fele a szétválás érték)
# 916; = Körülbelül 0,05 N. Az abszolút hiba tömegének mérését és a súrlódási erő 0,1 N.
A relatív mérési hiba (5. táblázat-I vonal)
. így közvetett mérési abszolút hiba # 956; 0,22 * 0,33 = 0,074