Метрологическое обеспечение эксперимента

Измерение – процесс нахождения какой-либо физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. Это процесс сравнения величины чего-либо с известной величиной, принятой за единицу (эталон).

Измерения являются основной составной частью любого эксперимента. От их тщательности зависят результаты эксперимента.

Точность измерения – это степень приближения измерения к действительному значению измеряемой величины.

Погрешность измерения – это алгебраическая разность между действительным значением измеряемой величины и полученным при измерении.

Погрешности при измерениях возникают вследствие ряда причин: несовершенство методов и средств измерений, недостаточно тщательного проведения опыта, влияния различных внешних факторов, субъективных особенностей экспериментатора и др. Погрешности бывают систематическими и случайными.

Систематические – такие погрешности измерений, которые при повторных опытах остаются постоянными (или изменяются по известному закону). Если численные значения этих погрешностей известны, их можно учесть их во время повторных измерений.

Случайные – возникают чисто случайно при повторном измерении. Их нельзя учесть и исключить.

Средства измерений

Средства измерений – совокупность технических средств, используемых при измерениях и имеющих нормированные метрологические характеристики. Измерительные средства делят на образцовые и технические.

Рекомендуемые материалы

Образцовые – являются эталонами и предназначены для проверки технических (рабочих) средств.

Измерительные приборы характеризуются величиной погрешности и точности, стабильности измерений и чувствительностью.

Погрешность одна из важнейших характеристик прибора. Различают абсолютную и относительную погрешность.

Абсолютная:

,

относительная:

,

где  – показание прибора;  – действительное значение измеряемой величины, полученное более точным методом.

Точность – основная характеристика прибора. Характеризуется суммарной погрешностью. В зависимости от допускаемой погрешности приборы делят на классы. Часто класс точности обозначают допускаемой погрешностью в % (1, 2 и т.п.).

Обработка результатов эксперимента

В начале результаты измерений сводят в таблицы, тщательно изучают сомнительные данные, устанавливают причины их резкого отличия от статистического ряда наблюдений, от средних величин.

При анализе величин необходимо установить точность, с которой нужно производить обработку опытных данных. Точность обработки не должна быть выше точности измерений.

Графическое изображение результатов

При обработке результатов измерений широко используют методы графического изображения, которые дают более наглядное представление о результатах эксперимента, чем табличные данные. Для графического изображения используют обычно прямоугольную систему координат.

Если при построении графика появляются точки (одна-две), которые резко удаляются от плавной кривой, то необходимо проанализировать причину этого отклонения (грубая ошибка измерения или естественный ход процесса), а также повторить измерения в диапазоне резкого отклонения точки. Повторные измерения подтвердят иди отвергнут (в случае грубой ошибки) наличие указанного отклонения. Если измеряемая величина является функцией двух переменных параметров, то в одних координатах можно построить несколько графиков, разбив диапазон изменения одного из параметров на несколько отрезков.

При построении графиков большое значение имеет выбор масштаба. Масштаб по координатным осям обычно применяют различный, что позволяет избежать слишком узких (высоких) или широких (низких) графиков. Графики с минимумом или максимумом необходимо особенно тщательно вычерчивать в области экстремума, поэтому здесь экспериментальные точки должны быть чаще.

Подбор эмпирических формул (аппроксимация)

Ещё посмотрите лекцию "73 Специфика причинности экономической преступности" по этой теме.

По полученным во время опытов экспериментальным данным можно подобрать эмпирические формулы, к которым предъявляются два основных требования: они должны быть по возможности простыми и достаточно точными в пределах изменения аргумента.

Процесс подбора эмпирических формул состоит из двух этапов:

1) построение графика по экспериментальным точкам;

2) вычисление параметров (коэффициентов) для выбранных эмпирических формул.

Подбор начинают с самых простых выражений, начиная с линейной зависимости типа . Такого типа зависимость можно использовать и для явно выраженной плавной кривой, если применить при этом метод выравнивания.

Например, вместо эмпирической формулы  (после замены и ) получим – линейную зависимость на логарифмической сетке.