Что такое неисключенная систематическая погрешность
Всероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений
ПОИСК И НАВИГАЦИЯ
МЫ НА YOUTUBE
Погрешности измерений
Основные метрологические термины и определения: по РМГ 29-99 (с изменениями от 04.08.2010)
Погрешность результата измерения (англ. error of a measurement) – отклонение результата измерения от истинного (действительного) значения измеряемой величины. Примечания:
Инструментальная погрешность измерения (англ. instrumental error) – составляющая погрешности измерения, обусловленная погрешностью применяемого средства измерений.
Погрешность метода измерений (англ. error of method) – составляющая систематической погрешности измерений, обусловленная несовершенством принятого метода измерений. Примечания:
Погрешность (измерения) из-за изменений условий измерения – составляющая систематической погрешности измерения, являющаяся следствием неучтенного влияния отклонения в одну сторону какого-либо из параметров, характеризующих условия измерений, от установленного значения. Примечание. Этот термин применяют в случае неучтенного или недостаточно учтенного действия той или иной влияющей величины (температуры, атмосферного давления, влажности воздуха, напряженности магнитного поля, вибрации и др.); неправильной установки средств измерений, нарушения правил их взаимного расположения и др.
Неисключенная систематическая погрешность – составляющая погрешности результата измерений, обусловленная погрешностями вычисления и введения поправок на влияние систематических погрешностей или систематической погрешностью, поправка на действие которой не введена вследствие ее малости. Примечания:
Случайная погрешность измерения (англ. random error) – составляющая погрешности результата измерения, изменяющаяся случайным образом (по знаку и значению) при повторных измерениях, проведенных с одинаковой тщательностью, одной и той же физической величины.
Абсолютная погрешность измерения (англ. absolute error of a measurement) – погрешность измерения, выраженная в единицах измеряемой величины.
Абсолютное значение погрешности (англ. absolute value of an error) – значение погрешности без учета ее знака (модуль погрешности). Примечание. Необходимо различать термины абсолютная погрешность и абсолютное значение погрешности.
Относительная погрешность измерения (англ. relative error) – погрешность измерения, выраженная отношением абсолютной погрешности измерения к действительному или измеренному значению измеряемой величины. Примечание. Относительную погрешность в долях или процентах находят из отношений:
Рассеяние результатов в ряду измерений (англ. dispersion) – несовпадение результатов измерений одной и той же величины в ряду равноточных измерений, как правило, обусловленное действием случайных погрешностей. Примечания:
Размах результатов измерений (англ. ) – оценка Rn рассеяния результатов единичных измерений физической n величины, образующих ряд (или выборку из n измерений), вычисляемая по формуле:
Среднее квадратическое отклонение результатов единичных измерений в ряду измерений (англ. experimental (sample) standard deviation) – характеристика S рассеяния результатов измерений в ряду равноточных измерений одной и той же физической величины, вычисляемая по формуле:
Среднее квадратическое отклонение среднего арифметического значения результатов измерений (англ. experimental (sample) standard deviation) – характеристика Sx рассеяния среднего арифметического значения результатов равноточных измерений одной и той же величины, вычисляемая по формуле:
Доверительные границы погрешности результата измерений – наибольшее и наименьшее значения погрешности измерений, ограничивающие интервал, внутри которого с заданной вероятностью находится искомое (истинное) значение погрешности результата измерений.
Поправка (англ. correction) – значение величины, вводимое в неисправленный результат измерения с целью исключения составляющих систематической погрешности. Примечание. Знак поправки противоположен знаку погрешности. Поправку, прибавляемую к номинальному значению меры, называют поправкой к значению меры; поправку, вводимую в показание измерительного прибора, называют поправкой к показанию прибора.
Поправочный множитель (англ. correction factor) – числовой коэффициент, на который умножают неисправленный результат измерения с целью исключения влияния систематической погрешности. Примечание. Поправочный множитель используют в случаях, когда систематическая погрешность пропорциональна значению величины.
Точность результата измерений (англ. accuracy of measurement) – одна из характеристик качества измерения, отражающая близость к нулю погрешности результата измерения. Примечание. Считают, что чем меньше погрешность измерения, тем больше его точность.
Неопределенность измерений (англ. uncertainty of measurement) – параметр, связанный с результатом измерений и характеризующий рассеяние значений, которые можно приписать измеряемой величине.
Погрешность метода поверки – погрешность применяемого метода передачи размера единицы при поверке.
Погрешность градуировки средства измерений – погрешность действительного значения величины, приписанного той или иной отметке шкалы средства измерений в результате градуировки.
Погрешность воспроизведения единицы физической величины – погрешность результата измерений, выполняемых при воспроизведении единицы физической величины. Примечание. Погрешность воспроизведения единицы при помощи государственных эталонов обычно указывают в виде ее составляющих: неисключенной систематической погрешности; случайной погрешности; нестабильности за год.
Погрешность передачи размера единицы физической величины – погрешность результата измерений, выполняемых при передаче размера единицы. Примечание. В погрешность передачи размера единицы входят как неисключенные систематические, так и случайные погрешности метода и средств измерений.
Промах – погрешность результата отдельного измерения, входящего в ряд измерений, которая для данных условий резко отличается от остальных результатов этого ряда. Примечание. Иногда вместо термина промах применяют термин грубая погрешность измерений.
Предельная погрешность измерения в ряду измерений – максимальная погрешность измерения (плюс, минус), допускаемая для данной измерительной задачи.
Погрешность результата однократного измерения – погрешность одного измерения (не входящего в ряд измерений), оцениваемая на основании известных погрешностей средства и метода измерений в данных условиях (измерений). Пример. При однократном измерении микрометром какого-либо размера детали получено значение величины, равное 12,55 мм. При этом еще до измерения известно, что погрешность микрометра в данном диапазоне составляет +/- 0,01 мм, и погрешность метода (непосредственной оценки) в данном случае принята равной нулю. Следовательно, погрешность полученного результата будет равна +/- 0,01 мм в данных условиях измерений.
Суммарное среднее квадратическое отклонение среднего арифметического значения результатов измерений – характеристика S∑ рассеяния среднего арифметического результатов измерений, обусловленная влиянием случайных и неисключенных систематических погрешностей и вычисляемая по формуле:
Систематическая погрешность, оставшаяся после введения поправки
Неисключенная систематическая погрешность
Смотри также родственные термины:
3.10 неисключенная систематическая погрешность измерения: Составляющая погрешности измерения, обусловленная погрешностью оценивания систематической погрешности, на которую введена поправка, или систематической погрешностью, на которую поправка не введена.
3.12 неисключенная систематическая погрешность результата измерения: Систематическая погрешность, которая остается неустраненной из результата измерения.
Полезное
Смотреть что такое «Неисключенная систематическая погрешность» в других словарях:
неисключенная систематическая погрешность — НСП Составляющая погрешности результата измерений, обусловленная погрешностями вычисления и введения поправок на влияние систематических погрешностей или систематической погрешностью, поправка, на действие которой не введена вследствие ее малости … Справочник технического переводчика
неисключенная систематическая погрешность — nepanaikintoji sistemingoji paklaida statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Matavimų rezultato paklaidos sandas, sudarytas iš skaičiavimų paklaidos ir paklaidos, susijusios su sistemingųjų paklaidų panaikinimo pataisa arba… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
неисключенная систематическая погрешность — nepanaikintoji sistemingoji paklaida statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. residual bias vok. nichterfasster systematischer Fehler, m rus. неисключенная систематическая погрешность, f; остаточная систематическая погрешность, f pranc. biais… … Fizikos terminų žodynas
неисключенная систематическая погрешность результата измерения — 3.12 неисключенная систематическая погрешность результата измерения: Систематическая погрешность, которая остается неустраненной из результата измерения. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
неисключенная систематическая погрешность измерения — 3.10 неисключенная систематическая погрешность измерения: Составляющая погрешности измерения, обусловленная погрешностью оценивания систематической погрешности, на которую введена поправка, или систематической погрешностью, на которую поправка не … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
остаточная систематическая погрешность — nepanaikintoji sistemingoji paklaida statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Matavimų rezultato paklaidos sandas, sudarytas iš skaičiavimų paklaidos ir paklaidos, susijusios su sistemingųjų paklaidų panaikinimo pataisa arba… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
остаточная систематическая погрешность — nepanaikintoji sistemingoji paklaida statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. residual bias vok. nichterfasster systematischer Fehler, m rus. неисключенная систематическая погрешность, f; остаточная систематическая погрешность, f pranc. biais… … Fizikos terminų žodynas
Погрешность систематическая неисключенная — Составляющая погрешности результата измерений, обусловленная погрешностями вычисления и введения поправок на влияние систематических погрешностей или систематической погрешностью, поправка на действие которой не введена вследствие ее малости. … … Официальная терминология
Р 50.1.025-2000: Энергосбережение. Методы оценки точности и воспроизводимости результатов испытаний по оценке показателей энергетической эффективности — Терминология Р 50.1.025 2000: Энергосбережение. Методы оценки точности и воспроизводимости результатов испытаний по оценке показателей энергетической эффективности: 3.1 абсолютная погрешность: Погрешность измерения, выраженная в единицах… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
ГОСТ Р 8.736-2011: Государственная система обеспечения единства измерений. Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов измерений. Основные положения — Терминология ГОСТ Р 8.736 2011: Государственная система обеспечения единства измерений. Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов измерений. Основные положения оригинал документа: 3.11 грубая погрешность измерения: Погрешность… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Что такое неисключенная систематическая погрешность
Систематические погрешности являются детерминированными величинами, поэтому в принципе всегда могут быть вычислены и исключены из результатов измерений. После исключения систематических погрешностей получаем исправленные средние арифметические и исправленные отклонения результатов наблюдении, которые позволяют оценить степень рассеивания результатов.
Для исправления результатов наблюдений их складывают с поправками, равными систематическим погрешностям по величине и обратными им по знаку. Поправку определяют экспериментально при поверке приборов или в результате специальных исследований, обыкновенно с некоторой ограниченной точностью. Для исправления результата наблюдения его складывают только со средним арифметическим значением поправки:
Поправки могут задаваться также в виде формул, по которым они вычисляются для каждого конкретного случая. Например, при измерениях и поверках с помощью образцовых манометров следует вводить поправки к их показаниям на местное значение ускорения свободного падения
Введением поправки устраняется влияние только одной вполне определенной систематической погрешности, поэтому в результаты измерения зачастую приходится вводить очень большое число поправок. При этом вследствие ограниченной точности определения поправок накапливаются случайные погрешности и дисперсия результата измерения увеличивается.
Действительно, при исправлении неисправленного результата путем введения поправок по формуле
дисперсия становится равной
Поправку имеет смысл вводить до тех пор, пока она уменьшает доверительные границы погрешности, т.е. пока выполняется неравенство
При малой дисперсии поправки на основании формулы (62) может показаться, что введение любой поправки повышает достоверность результата. Однако следует помнить, что погрешность результата выражается не более чем двумя значащими цифрами, поэтому поправка, если она меньше пяти единиц разряда, следующего за последним десятичным знаком погрешности результата, будет все равно потеряна при округлении, и вводить ее не имеет смысла.
Р 50.2.038-2004 ГСИ. Измерения прямые однократные. Оценивание погрешностей и неопределенности результата измерений
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО МЕТРОЛОГИИ
Государственная система обеспечения единства измерений
ИЗМЕРЕНИЯ ПРЯМЫЕ ОДНОКРАТНЫЕ
Оценивание погрешностей и неопределенности результата измерений
1 РАЗРАБОТАНЫ Федеральным государственным унитарным предприятием Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д.И. Менделеева Госстандарта России (ФГУП ВНИИМ им. Д.И. Менделеева)
ВНЕСЕНЫ Управлением метрологии Госстандарта России
2 УТВЕРЖДЕНЫ И ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 27 октября 2004 г. № 43-ст
3 ВЗАМЕН МИ 1552-86
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО МЕТРОЛОГИИ
Государственная система обеспечения единства измерений
ИЗМЕРЕНИЯ ПРЯМЫЕ ОДНОКРАТНЫЕ
Оценивание погрешностей и неопределенности результата измерений
State system for ensuring the uniformity of measurements. Direct single measurements. Estimation of errors and uncertainty of measurements result
Дата введения 2005-01-01
1 Область применения
Настоящие рекомендации распространяются на нормативные, конструкторские, технические и другие документы, устанавливающие методики выполнения измерений (МВИ), и содержат методы оценивания характеристик погрешности и неопределенности результатов прямых однократных измерений. Разрабатываемые МВИ должны соответствовать требованиям ГОСТ Р 8.563.
Пример оценивания погрешности однократного измерения приведен в приложении А.
2 Нормативные ссылки
В настоящих рекомендациях использованы ссылки на следующие нормативные документы:
ГОСТ 8.207-76 Государственная система обеспечения единства измерений. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения
ГОСТ 8711-93 ( МЭК 51-2-84) Приборы аналоговые показывающие электроизмерительные прямого действия и вспомогательные части к ним. Часть 2. Особые требования к амперметрам и вольтметрам
ГОСТ Р 8.563-96 Государственная система обеспечения единства измерений. Методики выполнения измерений
РМГ 43-2001 Государственная система обеспечения единства измерений. Применение «Руководства по выражению неопределенности измерений»
РД 50-453-84 Характеристики погрешности средств измерений в реальных условиях эксплуатации. Методы расчета
МИ 1317-86 Государственная система обеспечения единства измерений. Результаты и характеристики погрешности измерений. Формы представления. Способы использования при испытаниях образцов продукции и контроле их параметров
3 Термины, определения, обозначения и сокращения
3.1 В настоящих рекомендациях применяют следующие термины с соответствующими определениями:
границы неисключенной систематической погрешности измерений: Границы интервала, внутри которого находится неисключенная систематическая погрешность измерений.
однократное измерение: Измерение, выполненное один раз.
неопределенность (измерений): Параметр, связанный с результатом измерений и характеризующий рассеяние значений, которые могли бы быть обоснованно приписаны измеряемой величине (по РМГ 43).
стандартная неопределенность и (измерений): Неопределенность результата измерений, выраженная в виде среднего квадратического отклонения (по РМГ 43).
1 Стандартную неопределенность, оцениваемую по типу А, uA вычисляют по формуле
(1)
2 Стандартную неопределенность, оцениваемую по типу В, uB вычисляют по формуле
расширенная неопределенностьU(измерений): Границы интервала, в пределах которого нахо дится большая часть распределения значений, которые могли бы быть приписаны измеряемой величине.
3.2 В настоящих рекомендациях использованы следующие сокращения:
3.3 В настоящих рекомендациях использованы следующие обозначения:
— среднее арифметическое значение экспериментальных данных;
U— расширенная неопределенность;
U (Р) — расширенная неопределенность для уровня доверия Р;
S (Ã) — СКО случайной погрешности результата измерений;
zP/2— квантиль нормального распределения для доверительной вероятности Р ;
Θ(Р) — доверительные границы систематической погрешности измерения для доверительной вероятности Р ;
т— число суммируемых НСП;
4 Общие положения
4.1 За результат однократного измерения Ã принимают значение величины, полученное при измерении.
4.2 На этапе перехода от погрешности к неопределенности целесообразно указывать характеристики и погрешности, и неопределенности результата измерения.
Составляющие погрешности результата измерения должны быть известны до проведения измерения. Предполагают, что известные систематические погрешности исключены (внесены поправки на все известные источники неопределенности, имеющие систематический характер).
4.3 Полагают, что распределение случайных погрешностей не противоречит нормальному распределению, а неисключенные систематические погрешности, представленные заданными границами ±Θ, распределены равномерно.
В целях количественного выражения неопределенности результата измерения, представленной в виде границ отклонения значения величины от ее оценки [- Θ; + Θ] (неполное знание о значении величины), полагают, что распределение возможных значений измеряемой величины в указанных границах не противоречит равномерному распределению.
4.4 Выполнение однократных измерений обосновывают следующими факторами:
2 Неопределенность, оцениваемую по типу А, считают пренебрежимо малой по сравнению с неопределенностью, оцениваемой по типу В, если выполняется условие
(4)
4.5 При определении доверительных границ погрешности или расширенной неопределенности для уровня доверия Р результата измерения принимают вероятность, равную 0,95.
В особых случаях, например при измерениях, которые нельзя повторить, допускается указывать доверительные границы или расширенную неопределенность для уровня доверия Р и более высоких вероятностей.
4.6 При вычислениях следует пользоваться правилами округления в соответствии с МИ 1317. Доверительные границы погрешности (характеристики погрешности) и расширенная неопределенность (расширенная неопределенность для уровня доверия Р) результата измерения должны быть представлены не более чем двумя значащими цифрами.
5 Составляющие погрешности и неопределенности результата измерения
5.1 Составляющими погрешности результата однократного измерения являются погрешности СИ, метода, оператора, а также погрешности, обусловленные изменением условий измерения.
5.2 Погрешность результата однократного измерения чаще всего представлена НСП и случайными погрешностями.
Неопределенность результата однократного измерения может быть представлена стандартными неопределенностями, оцениваемыми по типам А и В.
5.3 Характеристикой НСП могут быть:
5.4 Характеристикой случайных погрешностей могут быть:
— доверительные границы ± e (Р).
5.5 Погрешность СИ определяют на основании их метрологических характеристик, которые должны быть указаны в нормативных и технических документах, и в соответствии с РД 50-453.
5.6 Погрешности метода и оператора должны быть определены при разработке и аттестации конкретной МВИ.
6 Оценивание неисключенной систематической погрешности и стандартной неопределенности, оцениваемой по типу В, результата измерения
6.1 НСП результата измерения выражают границами этой погрешности, если среди составляющих погрешности результата измерения в наличии одна НСП.
6.2 Доверительные границы НСП результата измерения вычисляют следующим образом.
(5)
При доверительной вероятности Р = 0,95 поправочный коэффициент k принимают равным 1,1.
При доверительной вероятности Р = 0,99 поправочный коэффициент k принимают равным 1,45, если число суммируемых составляющих т > 4. Если же число составляющих равно четырем (т = 4), то поправочный коэффициент k≈ 1,4; при т = 3 k≈ 1,3; при т = 2 k≈ 1,2. Более точное значение k для доверительной вероятности Р = 0,99 при числе составляющих т £ 4 в зависимости от соотношения составляющих l определяют по графику [ k=f ( m,l )] в соответствии с требованиями ГОСТ 8.207.
При условии, указанном в 6.2.1, суммарную стандартную неопределенность, оцениваемую по типу В, ис,B вычисляют по формуле
(6)
6.2.2 При наличии нескольких НСП, заданных доверительными границами Θ j (Рi ), рассчитанными по формуле ( 5), доверительную границу НСП результата однократного измерения вычисляют по формуле
(7)
При условии, указанном выше, суммарную стандартную неопределенность, оцениваемую по типу В, вычисляют по формуле
(8)
Значения коэффициентов k и ki определяют в соответствии с требованиями 6.2.1.
7 Оценивание случайной погрешности и стандартной неопределенности, оцениваемой по типу А, результата измерения
7.1 Доверительные границы случайной погрешности и стандартную неопределенность, оцениваемую по типу А, результата измерения вычисляют следующим образом.
7.1.1 Если случайные погрешности представлены несколькими СКО Si, то СКО результата однократного измерения S( Ã) вычисляют по формуле
(9)
Учитывая условия 7.1.1, стандартную неопределенность, оцениваемую по типу А, результата однократного измерения иA вычисляют по формуле
(10)
Доверительную границу случайной погрешности результата измерения e (Р) вычисляют по формуле
(12)
7.1.3 Если случайные погрешности представлены доверительными границами, соответствующими разным вероятностям, сначала определяют СКО результата измерения по формуле
(13)
а затем вычисляют доверительные границы случайной погрешности результата измерения по формуле ( 11).
8 Оценивание погрешности и расширенной неопределенности результата измерения
8.1 Если погрешности метода и оператора пренебрежимо малы по сравнению с погрешностью используемых СИ (не превышают 15 % погрешности СИ), то за погрешность результата измерения принимают погрешность используемых СИ.
Расширенную неопределенность для уровня доверия Р вычисляют по формуле
(15)
9 Форма представления результата измерения
9.1 Форма представления результатов однократных измерений должна соответствовать МИ 1317.
9.2 При симметричной доверительной погрешности результат однократного измерения представляют в форме Ã; ± D (Р); Р или Ã; ± D (Р), или Ã;U (Р).
Значение результата измерения должно оканчиваться цифрами того же разряда, что и значение погрешности или расширенной неопределенности для уровня доверия.
ПРИЛОЖЕНИЕ А (справочное)
Расчет погрешности измерения напряжения показывающим прибором
Однократное измерение напряжения на участке электрической цепи сопротивлением R = 4 Ом.
А.1 Априорные данные об исследуемом объекте
Для измерения выбирают вольтметр класса точности 0,5 по ГОСТ 8711 (приведенная погрешность 0,5 %) с верхним пределом диапазона измерений Uпp= 1,5 В. Вольтметр имеет магнитный экран. Некоторый запас по точности средства измерений необходим из-за возможного наличия дополнительных погрешностей, погрешности метода и т.д.
Инструментальная составляющая погрешности определяется основной и дополнительной погрешностями.
Основная погрешность прибора указана в приведенной форме. Следовательно, предел допускаемой основной погрешности вольтметра
Дополнительная погрешность из-за влияния магнитного поля не превышает 1,5 % нормирующего значения прибора и равна ±0,0225 В (0,015 · 1,5). Дополнительная температурная погрешность, обусловленная отклонением температуры от нормальной (20 °С) на 10 °С, не превышает 60 % предела допускаемой основной погрешности, эта дополнительная погрешность равна ±0,0045 В (0,0075 · 0,6).
А.2 Оценивание погрешности результата измерения
Погрешность метода определяется соотношением между сопротивлением участка цепи R и сопротивлением вольтметра RV. Сопротивление вольтметра известно: RV= 1000 Ом. При подсоединении вольтметра к цепи исходное напряжение Ux изменяется на
Отсюда методическая погрешность DM в абсолютной форме
Методическая погрешность δм в относительной форме
Оцененная методическая погрешность является систематической составляющей погрешности измерений и должна быть внесена в результат измерения в виде поправки В. Тогда результат измерения Ã с учетом поправки на систематическую погрешность
à = 0,90 + 0,004 = 0,904 В.
Находят границы погрешности результата измерения.
Поскольку основная погрешность применяемого средства измерений и его дополнительные погрешности заданы границами, следует рассматривать эти погрешности как неисключенные систематические. Воспользовавшись формулой ( 5), находят доверительную границу неисключенной систематической погрешности результата измерения при доверительной вероятности Р = 0,95:
Результат измерения в соответствии с разделом 9 следует представить в форме
Ã= 0,904 В; D (Р) = ±0,027 В; Р = 0,95 или (0,904 ± 0,027) В; Р = 0,95.
Ключевые слова: результат измерения, однократные измерения, среднее квадратическое отклонение, стандартная неопределенность, оцениваемая по типу А и по типу В, доверительная погрешность, расширенная неопределенность, коэффициент охвата, неисключенная систематическая погрешность