Источники погрешностей измерения и способы их устранения

Погрешности измерения зависят от субъективных и объективных причин. Субъективные погрешности зависят от оператора, его квалификации, навыка работы, его утомляемости и других факторов. Различают субъективные погрешности профессиональные, а также субъективные погрешности присутствия (теплоизлучение оператора), погрешности действия обусловлены настройкой прибора и перемещением подвижных частей, погрешности, обусловленные параллаксом (кажущееся смещение стрелки прибора при неправильном расположении оператора).

Большинство субъективных погрешностей относится к случайным, хотя они могут быть систематическими (например, погрешности настройки прибора).

Объективные погрешности измерений могут быть как систематические, так и случайные. Правильность измерения определяется стремлением к нулю систематических погрешностей. Поэтому необходимо выявлять источники систематических погрешностей и устранять их до начала измерения. Точность измерения оценивается стремлением к нулю случайных погрешностей.

При измерении линейных размеров может проявиться систематическая температурная погрешность, которая зависит от температурного режима процесса измерения. Нормальные условия для выполнения линейных измерений установлены ГОСТ 8.050.

В производственных условиях трудно обеспечить точное соблюдение температурного режима, однако для компенсации температурных погрешностей необходимо выдерживать детали и приборы в одних и тех же температурных условиях от 2 до 12 часов при колебании температуры в пределах 2…4 ⁰С

Источники систематических объективных погрешностей:

- инструментальные погрешности, зависящие от конструкции (когда нарушен принцип Аббе, требующей,чтобы измеряемый размер и шкала отсчета находились на одной прямой), точности изготовления и износа измерительного средства, которые определяются при их аттестации;

- погрешности установочных мер при относительном методе измерения, зависящие от формы контактных наконечников приборов (контакт должен быть точечный, а не плоскостной);

- погрешности базирования, обусловленные погрешностями поверхностей контакта детали и измерительного средства, для их исключения необходимо соблюдать принцип единства баз конструкторских и измерительных.

- температурные погрешности, вызванные колебанием температуры при измерении и отклонением ее от нормальной,

- погрешности, зависящие от измерительного усилия при контактных методах измерения, когда пониженная жесткость детали, стоек и других устройств

- методические погрешности или теоретические, которые зависят от метода измерения, выбранной схемы измерения, алгоритма обработки результатов могут быть другие источники погрешностей.

Способы исключения систематических погрешностей следующие:

- до начала измерения (профилактика измерений);

- в процессе измерения (экспериментальное исключение);

- по окончании выполнения измерений;

- перевод систематической погрешности в случайную и выполнение многократных измерений.

До начала выполнения измерений геометрических параметров необходимо устранить температурную погрешность, погрешность базирования, проверить нулевую установку прибора, наличие сертификата годности и другие причины.

В процессе измерения возможно противодействие погрешностей, т.е. в начале увеличивающее воздействие и затем уменьшающее. Например, поворот детали на 180° для исключения эксцентриситета осей, при измерении при прямом и обратном ходе.

По окончании измерений вносится известная поправка - погрешность с обратным знаком. Например, при относительном методе измерения погрешность блока концевых мер, найденная по аттестату на поверку (калибровку) набора концевых мер длины.

Наиболее существенными при измерении являются систематические инструментальные погрешности, которые должны быть меньше допускаемых погрешностей измерения, оговоренных в ГОСТ 8.051 и 8.549.

В этих стандартах погрешности измерений даны для выполнения однократных измерений при устранении известных источников систематических погрешностей до начала измерения. Допускаемая инструментальная погрешность (Δ) должна всегда регламентировать выбор средств измерений.

Если систематическая погрешность D является доминирующей, т.е. она существенно больше случайной, присущей данному методу, то измерение достаточно выполнить один раз. Эти однократные измерения наиболее часто используются при техническом контроле изделий машиностроения.

Если случайная погрешность является доминирующей, то необходимо выполнять многократные измерения, и производить обработку полученных результатов. Число измерений n необходимо выбрать таким образом, чтобы ошибка среднего арифметического была меньше систематической инструментальной погрешности, т.е. чтобы последняя опять определяла точность результата измерения, так как погрешность среднего арифметического убывает в Ö n раз. Окончательный ответ должен содержать числовое значение среднего арифметического, возможный интервал его рассеивания (доверительный интервал) и доверительную вероятность соответствующую ему.