Los errores son desviaciones de los resultados de medición del valor real de una cantidad. El valor real solo puede establecerse realizando numerosas mediciones. En la práctica, esto es imposible de implementar.
Para el análisis de desviaciones, el valor más cercano al valor real se considera el valor real del valor medido. Se obtiene utilizando instrumentos y métodos de medición de alta precisión. Para la conveniencia de las mediciones, para garantizar la posibilidad de eliminar las desviaciones, se utilizan diferentes clasificaciones de errores. Considere los grupos principales.
Método de expresión
Si clasificamos los errores de los instrumentos de medida sobre esta base, podemos distinguir:
- Desviaciones absolutas. Se expresan en unidades de la cantidad que se mide.
- Desviación relativa. Se expresa por la relación entre el error absoluto y el resultado de la medición o el valor real de la cantidad que se mide.
- Desviación reducida. Es el error relativo expresadola relación entre la desviación absoluta del instrumento de medición y el valor tomado como indicador constante en todo el rango de la medición correspondiente. Su elección se basa en GOST 8.009-84.
Para muchos instrumentos de medición, se establece una clase de precisión. El error dado se introduce porque el valor relativo caracteriza la desviación solo en un punto específico de la escala y depende del parámetro del valor medido.
Condiciones y fuentes
Las desviaciones principales y adicionales se distinguen en la clasificación de errores según estos criterios.
El primero son los errores de los instrumentos de medición en condiciones normales de uso. Las principales desviaciones se deben a la imperfección de la función de conversión, la imperfección de las propiedades de los dispositivos. Reflejan la diferencia entre la función de conversión real del dispositivo en condiciones normales y la nominal (establecida en documentos reglamentarios (condiciones técnicas, normas, etc.)).
Ocurren errores adicionales cuando un valor se desvía del valor normal o debido a que va más allá de los límites del área normalizada.
Condiciones normales
Los siguientes parámetros normales se definen en la documentación normativa:
- Temperatura del aire 20±5 grados
- Humedad relativa 65±15%.
- Tensión de red 220±4, 4 V.
- Frecuencia de potencia 50±1Hz.
- Sin campos magnéticos ni eléctricos.
- La posición horizontal del dispositivo con una desviación de ±2 grados.
Clase de precisión
Los límites de tolerancia de las desviaciones se pueden expresar en error relativo, absoluto o reducido. Para poder elegir la herramienta de medición más adecuada, se realiza una comparación según su característica generalizada: la clase de precisión. Por regla general, es el límite de las desviaciones básicas y adicionales permisibles.
La clase de precisión le permite comprender los límites de los errores del mismo tipo de instrumentos de medición. Sin embargo, no puede considerarse como un indicador directo de la precisión de las mediciones realizadas por cada uno de estos instrumentos. El hecho es que otros factores (condiciones, método, etc.) también influyen en la clasificación de los errores de medición. Esta circunstancia debe tenerse en cuenta a la hora de elegir un instrumento de medida en función de la precisión especificada para el experimento.
El valor de la clase de precisión se refleja en las condiciones técnicas, normas u otros documentos reglamentarios. El parámetro requerido se selecciona del rango estándar. Por ejemplo, para dispositivos electromecánicos, los siguientes valores se consideran normativos: 0, 05, 0, 1, 0, 2, etc.
Conociendo el valor de la clase de precisión de la herramienta de medición, puede encontrar el valor permisible de la desviación absoluta para todas las partes del rango de medición. El indicador generalmente se aplica directamente a la escala del dispositivo.
La naturaleza del cambio
Esta función se utiliza en la clasificación de errores sistemáticos. Estas desviaciones permanecenconstante o cambia de acuerdo con ciertos patrones al realizar mediciones. Asignar en esta clasificación y tipos de errores que tienen un carácter sistemático. Estos incluyen: desviaciones instrumentales, subjetivas, metodológicas y otras.
Si el error sistemático se aproxima a cero, esta situación se denomina corrección.
En la clasificación de los errores de medición en metrología, también se distinguen las desviaciones aleatorias. No se puede predecir su aparición. Los errores aleatorios no son imputables; no pueden ser excluidos del proceso de medición. Los errores aleatorios tienen un impacto significativo en los resultados de la investigación. Las desviaciones se pueden reducir mediante mediciones repetidas con el posterior procesamiento estadístico de los resultados. En otras palabras, el valor promedio obtenido de manipulaciones repetidas estará más cerca del parámetro real que el obtenido de una sola medición. Cuando la desviación aleatoria es cercana a cero, hablan de la convergencia de los indicadores del dispositivo de medición.
Otro grupo de errores en la clasificación - fallas. Están asociados, por regla general, con errores cometidos por el operador, o no explicados por la influencia de factores externos. Los errores generalmente se excluyen de los resultados de la medición y no se tienen en cuenta al procesar los datos recibidos.
Dependencia de la magnitud
La desviación puede no depender del parámetro medido o ser proporcional a él. En consecuencia, en la clasificación de los errores de metrología, aditivos ydesviaciones multiplicativas.
Estos últimos también se denominan errores de sensibilidad. Las desviaciones aditivas suelen aparecer por captaciones, vibraciones en soportes, rozamientos y ruidos. El error multiplicativo está asociado con la imperfección del ajuste de partes individuales de los instrumentos de medición. A su vez, puede deberse a varias razones, incluidas las físicas y la obsolescencia del equipo.
Normalización de características
Se realiza en función de qué desviación es significativa. Si el error aditivo es significativo, el límite se normaliza en forma de desviación reducida, si es multiplicativo, se utiliza la fórmula de la magnitud relativa del cambio.
Este es un método de normalización en el que ambos indicadores son conmensurables, es decir, el límite de la principal diferencia permisible se expresa en una fórmula de dos términos. Por lo tanto, el indicador de clase de precisión también consta de 2 números c y d en porcentaje, separados por una barra oblicua. Por ejemplo, 0,2/0,01 El primer número refleja el error relativo en condiciones normales. El segundo indicador caracteriza su aumento con un aumento en el valor de X, es decir, refleja la influencia del error aditivo.
Dinámica de cambios en el indicador medido
En la práctica, se utiliza la clasificación de errores, que refleja la naturaleza de los cambios en la cantidad que se mide. Implica la separación de desviaciones:
- A la estática. Estos errores surgen cuando se miden cambios lentos ono cambia en absoluto.
- Dinámico. Aparecen al medir cantidades físicas que cambian rápidamente en el tiempo.
La desviación dinámica se debe a la inercia del dispositivo.
Características de la estimación de desviaciones
Los enfoques modernos para el análisis y la clasificación de errores se basan en principios que garantizan el cumplimiento de los requisitos de uniformidad de las mediciones.
Para lograr los objetivos de evaluación e investigación, la desviación se describe utilizando un modelo (aleatorio, instrumental, metodológico, etc.). Define las características que se pueden utilizar para cuantificar las propiedades del error. En el curso del procesamiento de la información, es necesario encontrar estimaciones de tales características.
El modelo se elige teniendo en cuenta los datos de sus fuentes, incluidos los obtenidos durante el experimento. Los modelos se dividen en no deterministas (aleatorios) y deterministas. Estos últimos, respectivamente, son adecuados para desviaciones sistemáticas.
El modelo general para el error aleatorio es el valor que implementa la función de distribución de probabilidad. Las características de desviación en este caso se dividen en intervalo y punto. Cuando se describe el error de los resultados de medición, generalmente se usan parámetros de intervalo. Esto significa que los límites dentro de los cuales se puede ubicar la desviación se definen como correspondientes a una cierta probabilidad. En tal situación, los límites se denominan confianza y la probabilidad, respectivamente, confianza.
Las características de los puntos se utilizan en los casos en que no hay necesidad o posibilidad de estimar los límites de confianza de la desviación.
Principios de evaluación
Al elegir estimaciones de desviación, se utilizan las siguientes disposiciones:
- Se caracterizan los parámetros y propiedades individuales del modelo seleccionado. Esto se debe a que los modelos de desviación tienen una estructura compleja. Se utilizan muchos parámetros para describirlos. Su determinación es a menudo muy difícil y, en algunas situaciones, incluso imposible. Además, en muchos casos, la descripción completa del modelo contiene información redundante, mientras que el conocimiento de las características individuales será suficiente para implementar las tareas y lograr los objetivos del experimento.
- Las estimaciones de las desviaciones se determinan aproximadamente. La precisión de las características es consistente con el propósito de las mediciones. Esto se debe al hecho de que el error caracteriza solo la zona de incertidumbre del resultado y no se necesita su máxima precisión.
- La desviación es mejor exagerar que subestimar. En el primer caso, la calidad de la medición disminuirá, en el segundo caso, es probable la depreciación total de los resultados obtenidos.
Errores de estimación antes o después de la medición. En el primer caso, se llama a priori, en el segundo, a posteriori.
