Қателер – өлшем нәтижелерінің шаманың нақты мәнінен ауытқуы. Нақты мәнді тек көптеген өлшемдерді орындау арқылы анықтауға болады. Іс жүзінде мұны жүзеге асыру мүмкін емес.
Ауытқуларды талдау үшін шынайы мәнге жақын мән өлшенетін шаманың нақты мәні болып саналады. Ол жоғары дәлдіктегі өлшеу құралдары мен әдістерін қолдану арқылы алынады. Өлшеу ыңғайлылығы үшін, ауытқуларды жою мүмкіндігін қамтамасыз ету үшін қателердің әртүрлі классификациялары қолданылады. Негізгі топтарды қарастырыңыз.
Өрнек әдісі
Егер өлшеу құралдарының қателіктерін осы негізде жіктесек, мыналарды ажыратуға болады:
- Абсолютті ауытқулар. Олар өлшенетін шама бірліктерімен көрсетіледі.
- Салыстырмалы ауытқу. Ол абсолютті қате мен өлшеу нәтижесінің қатынасымен немесе өлшенетін шаманың нақты мәнімен көрсетіледі.
- Азайтылған ауытқу. Бұл өрнектелген салыстырмалы қатеөлшем құралының абсолютті ауытқуының және сәйкес өлшемнің барлық диапазонындағы тұрақты көрсеткіш ретінде қабылданған шаманың қатынасы. Оның таңдауы ГОСТ 8.009-84 негізінде жасалған.
Көптеген өлшеу құралдары үшін дәлдік класы белгіленген. Берілген қате енгізілді, себебі салыстырмалы шама шкаланың белгілі бір нүктесінде ғана ауытқуды сипаттайды және өлшенетін шаманың параметріне байланысты.
Шарттар мен дереккөздер
Негізгі және қосымша ауытқулар осы критерийлер бойынша қателерді жіктеуде ажыратылады.
Біріншісі - қалыпты пайдалану жағдайында өлшеу құралдарының қателері. Негізгі ауытқулар түрлендіру функциясының жетілмегендігіне, құрылғылардың қасиеттерінің жетілмегендігіне байланысты. Олар қалыпты жағдайда құрылғының нақты түрлендіру функциясы мен номиналды (нормативтік құжаттарда (техникалық шарттар, стандарттар және т.б.) белгіленген) арасындағы айырмашылықты көрсетеді.
Қосымша қателер мән қалыпты мәннен ауытқыған кезде немесе нормаланған аумақтың шекарасынан шығуына байланысты орын алады.
Қалыпты шарттар
Келесі қалыпты параметрлер нормативтік құжаттамада анықталған:
- Ауа температурасы 20±5°.
- Салыстырмалы ылғалдылық 65±15%.
- Желі кернеуі 220±4, 4 В.
- Қуат жиілігі 50±1Гц.
- Магниттік немесе электрлік өрістер жоқ.
- ±2 градус ауытқуы бар құрылғының көлденең орналасуы.
Дәлдік класы
Ауытқулардың төзімділік шегі салыстырмалы, абсолютті немесе азайтылған қатемен көрсетілуі мүмкін. Ең қолайлы өлшеу құралын таңдай алу үшін олардың жалпылама сипаттамасы – дәлдік класы бойынша салыстыру жүргізіледі. Әдетте, бұл рұқсат етілген негізгі және қосымша ауытқулардың шегі.
Дәлдік класы бір типті өлшем құралдарының қателік шегін түсінуге мүмкіндік береді. Дегенмен, оны әрбір осындай құралмен жүргізілетін өлшемдердің дәлдігінің тікелей көрсеткіші ретінде қарастыруға болмайды. Өлшеу қателерінің жіктелуіне басқа факторлар да (шарттар, әдіс және т.б.) әсер ететіндігі факт. Бұл жағдайды эксперимент үшін көрсетілген дәлдікке байланысты өлшеу құралын таңдау кезінде ескеру қажет.
Дәлдік класының мәні техникалық шарттарда, стандарттарда немесе басқа нормативтік құжаттарда көрсетіледі. Қажетті параметр стандартты диапазоннан таңдалады. Мысалы, электромеханикалық құрылғылар үшін келесі мәндер нормативтік болып саналады: 0, 05, 0, 1, 0, 2 және т.б.
Өлшеу құралының дәлдік класының мәнін біле отырып, өлшеу диапазонының барлық бөліктері үшін абсолютті ауытқудың рұқсат етілген мәнін табуға болады. Көрсеткіш әдетте құрылғының шкаласына тікелей қолданылады.
Өзгеріс сипаты
Бұл мүмкіндік жүйелі қателерді жіктеуде пайдаланылады. Бұл ауытқулар сақталадыөлшеулерді орындау кезінде белгілі бір заңдылықтарға сәйкес тұрақты немесе өзгереді. Осы классификацияда жүйелік сипаттағы қателердің түрлерін және түрлерін бөліңіз. Оларға мыналар жатады: аспаптық, субъективті, әдістемелік және басқа ауытқулар.
Егер жүйелі қате нөлге жақындаса, бұл жағдай дұрыстық деп аталады.
Метрологиядағы өлшеу қателіктерінің классификациясында кездейсоқ ауытқулар да ажыратылады. Олардың пайда болуын болжау мүмкін емес. Кездейсоқ қателер жауап бермейді; оларды өлшеу процесінен шығаруға болмайды. Кездейсоқ қателер зерттеу нәтижелеріне айтарлықтай әсер етеді. Ауытқуларды нәтижелерді кейіннен статистикалық өңдеу арқылы қайталап өлшеу арқылы азайтуға болады. Басқаша айтқанда, қайталанатын манипуляциялардан алынған орташа мән бір өлшемнен алынғанға қарағанда нақты параметрге жақынырақ болады. Кездейсоқ ауытқу нөлге жақын болғанда, олар өлшеу құрылғысының көрсеткіштерінің жинақтылығы туралы айтады.
Жіктеудегі қателердің тағы бір тобы – жіберіп алу. Олар, әдетте, оператор жіберген қателермен немесе сыртқы факторлардың әсерінен есепке алынбаған байланысты. Өлшемдер әдетте алынған деректерді өңдеу кезінде есепке алынбай, өлшеу нәтижелерінен шығарылады.
Шамаға тәуелділік
Ауытқу өлшенген параметрге тәуелді болмауы немесе оған пропорционалды болмауы мүмкін. Осыған сәйкес метрологиядағы қателерді жіктеуде аддитивті жәнемультипликативті ауытқулар.
Соңғылары сезімталдық қателері деп те аталады. Аддитивті ауытқулар әдетте пикаптарға, тіректердегі дірілдерге, үйкеліске және шуылға байланысты пайда болады. Көбейту қателігі өлшеу құралдарының жеке бөліктерін реттеудің жетілмегендігімен байланысты. Ол, өз кезегінде, әртүрлі себептермен, соның ішінде физикалық және жабдықтың ескіруінен туындауы мүмкін.
Сипаттамаларды нормалау
Қандай ауытқу маңызды екеніне байланысты жүзеге асырылады. Егер аддитивті қате маңызды болса, шек төмендетілген ауытқу түрінде нормаланады, егер ол мультипликативті болса, өзгерістің салыстырмалы шамасының формуласы қолданылады.
Бұл екі көрсеткіш те салыстырмалы болатын нормалау әдісі, яғни рұқсат етілген негізгі айырмашылықтың шегі екімүшелі формулада өрнектеледі. Демек, дәлдік класының көрсеткіші де қиғаш сызықпен бөлінген пайызбен c және d 2 санынан тұрады. Мысалы, 0,2/0,01 Бірінші сан қалыпты жағдайда салыстырмалы қатені көрсетеді. Екінші индикатор X мәнінің ұлғаюымен оның өсуін сипаттайды, яғни аддитивті қатенің әсерін көрсетеді.
Өлшенетін көрсеткіштің өзгеру динамикасы
Тәжірибеде өлшенетін шамадағы өзгерістердің сипатын көрсететін қателер классификациясы қолданылады. Ол ауытқуларды бөлуді қамтиды:
- Статикалық. Мұндай қателер баяу өзгеретін немесе өлшеу кезінде туындайдымүлде өзгермейді.
- Динамикалық. Олар уақыт өте тез өзгеретін физикалық шамаларды өлшегенде пайда болады.
Динамикалық ауытқу құрылғының инерциясына байланысты.
Ауытқуларды бағалау мүмкіндіктері
Қателерді талдау мен жіктеудің заманауи тәсілдері өлшемдердің біркелкілігіне қойылатын талаптардың сақталуын қамтамасыз ететін принциптерге негізделген.
Бағалау және зерттеу мақсаттарына жету үшін ауытқу модельді (кездейсоқ, аспаптық, әдістемелік және т.б.) пайдалана отырып сипатталады. Ол қатенің қасиеттерін сандық бағалау үшін қолдануға болатын сипаттамаларды анықтайды. Ақпаратты өңдеу барысында мұндай сипаттамалардың бағалауын табу қажет.
Модель оның көздері туралы, соның ішінде эксперимент кезінде алынған мәліметтерді ескере отырып таңдалады. Модельдер детерминирленген емес (кездейсоқ) және детерминирленген болып бөлінеді. Соңғылары, тиісінше, жүйелік ауытқуларға жарамды.
Кездейсоқ қатенің жалпы үлгісі ықтималдықты бөлу функциясын жүзеге асыратын мән болып табылады. Бұл жағдайда ауытқу сипаттамалары интервалға және нүктеге бөлінеді. Өлшеу нәтижелерінің қателігін сипаттау кезінде әдетте интервалдық параметрлер қолданылады. Бұл ауытқуды орналастыруға болатын шектердің белгілі бір ықтималдыққа сәйкес келетінін білдіреді. Мұндай жағдайда шекаралар сенімділік, ал ықтималдық сәйкесінше сенімділік деп аталады.
Нүкте сипаттамалары ауытқудың сенімділік шектерін бағалау қажеттілігі немесе мүмкіндігі болмаған жағдайларда қолданылады.
Бағалау принциптері
Ауытқуларды бағалауды таңдаған кезде келесі ережелер пайдаланылады:
- Таңдалған үлгінің жеке параметрлері мен қасиеттері сипатталады. Бұл ауытқу модельдерінің күрделі құрылымға ие болуына байланысты. Оларды сипаттау үшін көптеген параметрлер қолданылады. Оларды анықтау жиі өте қиын, ал кейбір жағдайларда тіпті мүмкін емес. Сонымен қатар, көптеген жағдайларда модельдің толық сипаттамасы артық ақпаратты қамтиды, ал жеке сипаттамалар туралы білім тапсырмаларды жүзеге асыру және эксперимент мақсаттарына жету үшін жеткілікті болады.
- Ауытқуларды бағалау шамамен анықталады. Сипаттамалардың дәлдігі өлшемдердің мақсатына сәйкес келеді. Бұл қате нәтиженің белгісіздік аймағын ғана сипаттайтындығына байланысты және оның соңғы дәлдігі қажет емес.
- Ауытқуды төмендеткенше, асыра айтқан дұрыс. Бірінші жағдайда өлшеу сапасы төмендейді, екінші жағдайда алынған нәтижелердің толық тозуы мүмкін.
Өлшемге дейін немесе кейін қателерді есептеңіз. Бірінші жағдайда ол априори, екіншісінде - posteriori деп аталады.
