Apsolutne i relativne pogreške koriste se za procjenu netočnosti u vrlo složenim izračunima. Također se koriste u raznim mjerenjima i za zaokruživanje rezultata izračuna. Pogledajmo kako odrediti apsolutnu i relativnu pogrešku.
Apsolutna pogreška
Apsolutna greška broja nazovite razliku između ovog broja i njegove točne vrijednosti.
Pogledajmo primjer
: Školu pohađa 374 učenika. Ako ovaj broj zaokružimo na 400, tada je apsolutna greška mjerenja 400-374=26.
Da biste izračunali apsolutnu pogrešku, trebate oduzeti manji broj od većeg broja.
Postoji formula za apsolutnu pogrešku. Označimo točan broj slovom A, a slovom a - aproksimaciju točnom broju. Približan broj je broj koji se malo razlikuje od točnog i obično ga zamjenjuje u izračunima. Tada će formula izgledati ovako:
Δa=A-a. Gore smo raspravljali o tome kako pronaći apsolutnu pogrešku pomoću formule.
U praksi, apsolutna pogreška nije dovoljna za točnu procjenu mjerenja. Rijetko je moguće znati točnu vrijednost izmjerene veličine kako bi se izračunala apsolutna pogreška. Mjereći knjigu duljine 20 cm i dopuštajući pogrešku od 1 cm, može se smatrati da je mjerenje s velikom pogreškom. Ali ako je prilikom mjerenja zida od 20 metara napravljena pogreška od 1 cm, ovo se mjerenje može smatrati što točnijim. Stoga je u praksi važnije određivanje relativne pogreške mjerenja.
Zabilježite apsolutnu pogrešku broja koristeći znak ±. Na primjer , duljina role tapeta je 30 m ± 3 cm granica apsolutne pogreške naziva se najveća apsolutna pogreška.
Relativna greška
Relativna greška Nazivaju omjerom apsolutne pogreške broja i samog broja. Da bismo izračunali relativnu pogrešku u primjeru s učenicima, podijelimo 26 s 374. Dobijemo broj 0,0695, pretvorimo ga u postotak i dobijemo 6%. Relativna greška je označena kao postotak jer je bezdimenzionalna veličina. Relativna pogreška je točna procjena pogreške mjerenja. Ako uzmemo apsolutnu pogrešku od 1 cm pri mjerenju duljine segmenata od 10 cm i 10 m, tada će relativne pogreške biti jednake 10% odnosno 0,1%. Za segment duljine 10 cm, pogreška od 1 cm je vrlo velika, to je pogreška od 10%. Ali za segment od deset metara, 1 cm nije bitan, samo 0,1%.
Postoje sustavne i slučajne pogreške. Sustavna je pogreška koja ostaje nepromijenjena tijekom ponovljenih mjerenja. Slučajna pogreška nastaje kao rezultat utjecaja vanjskih čimbenika na proces mjerenja i može promijeniti svoju vrijednost.
Pravila za izračunavanje pogrešaka
Postoji nekoliko pravila za nominalnu procjenu pogrešaka:
- pri zbrajanju i oduzimanju brojeva potrebno je zbrajati njihove apsolutne pogreške;
- pri dijeljenju i množenju brojeva potrebno je zbrajati relativne pogreške;
- Kada se podigne na potenciju, relativna pogreška se množi s eksponentom.
Približni i točni brojevi zapisani su decimalnim razlomcima. Uzima se samo prosječna vrijednost, budući da točna vrijednost može biti beskonačno duga. Da biste razumjeli kako napisati ove brojeve, morate naučiti o pravim i sumnjivim brojevima.
Pravi brojevi su oni brojevi čiji rang premašuje apsolutnu grešku broja. Ako je znamenka brojke manja od apsolutne pogreške, naziva se dvojbenom. Na primjer , za razlomak 3,6714 s pogreškom od 0,002 točni brojevi bit će 3,6,7, a sumnjivi 1 i 4. U zapisu približnog broja ostavljeni su samo točni brojevi. Razlomak će u ovom slučaju izgledati ovako - 3,67.
Što smo naučili?
Za ocjenu točnosti mjerenja koriste se apsolutne i relativne pogreške. Apsolutna pogreška je razlika između točnog i približnog broja. Relativna pogreška je omjer apsolutne pogreške broja i samog broja. U praksi se koristi relativna pogreška jer je točnija.
Test na temu
Ocjena članka
Prosječna ocjena: 4.2. Ukupno primljenih ocjena: 603.
Sastavni dio svakog mjerenja je pogreška mjerenja. Razvojem instrumentacije i mjernih tehnika čovječanstvo nastoji smanjiti utjecaj ove pojave na konačni rezultat mjerenja. Predlažem detaljnije razumjeti pitanje što je pogreška mjerenja.
Greška mjerenja je odstupanje rezultata mjerenja od stvarne vrijednosti izmjerene vrijednosti. Pogreška mjerenja je zbroj pogrešaka od kojih svaka ima svoj uzrok.
Prema obliku numeričkog izražavanja pogreške mjerenja dijelimo na apsolutni I relativna
– ovo je greška izražena u jedinicama izmjerene vrijednosti. Definiran je izrazom.
(1.2), gdje je X rezultat mjerenja; X 0 je prava vrijednost ove količine.
Budući da prava vrijednost izmjerene veličine ostaje nepoznata, u praksi se koristi samo približna procjena apsolutne pogreške mjerenja, određena izrazom
(1.3), gdje je X d stvarna vrijednost ove mjerene veličine, koja se uz grešku u određivanju uzima kao prava vrijednost.
je omjer apsolutne pogreške mjerenja i stvarne vrijednosti mjerene veličine:
Prema obrascu nastanka pogreške mjerenja dijele se na sustavno, progresivno, I slučajan.
Sustavna pogreška je pogreška mjerenja koja ostaje konstantna ili se prirodno mijenja s ponavljanjem mjerenja iste količine.
Progresivno greška– Ovo je nepredvidiva pogreška koja se polako mijenja tijekom vremena.
Sustavno I progresivan greške u mjernim instrumentima uzrokovane su:
- prvi - pogreškom kalibracije ljestvice ili njezinim blagim pomakom;
- drugi - starenje elemenata mjernog instrumenta.
Sustavna pogreška ostaje konstantna ili se prirodno mijenja s ponavljanjem mjerenja iste količine. Osobitost sustavne pogreške je u tome što se uvođenjem korekcija može potpuno otkloniti. Osobitost progresivnih pogrešaka je da se mogu ispraviti samo u određenom trenutku. Zahtijevaju kontinuiranu korekciju.
Slučajna pogreška– ova greška mjerenja varira nasumično. Pri ponovljenom mjerenju iste količine. Slučajne pogreške mogu se otkriti samo ponovljenim mjerenjima. Za razliku od sustavnih pogrešaka, slučajne se ne mogu eliminirati iz rezultata mjerenja.
Po porijeklu se razlikuju instrumental I metodološki greške mjernih instrumenata.
Instrumentalne pogreške- to su pogreške uzrokovane svojstvima mjernih instrumenata. Nastaju zbog nedovoljno visoke kvalitete elemenata mjernih instrumenata. Te pogreške uključuju izradu i montažu elemenata mjernih instrumenata; pogreške zbog trenja u mehanizmu uređaja, nedovoljne krutosti njegovih elemenata i dijelova i sl. Naglašavamo da je instrumentalna pogreška individualna za svako mjerilo.
Metodološka greška- to je pogreška mjernog instrumenta koja nastaje zbog nesavršenosti metode mjerenja, netočnosti omjera koji se koristi za procjenu izmjerene vrijednosti.
Pogreške mjernih instrumenata.
je razlika između njegove nominalne vrijednosti i prave (stvarne) vrijednosti količine koju on reproducira:
(1.5), gdje je X n nazivna vrijednost mjere; X d – stvarna vrijednost mjere
je razlika između očitanja instrumenta i prave (stvarne) vrijednosti mjerene veličine:
(1.6), gdje je X p – očitanja instrumenta; X d – stvarna vrijednost mjerene veličine.
je omjer apsolutne pogreške mjere ili mjernog uređaja prema stvarnoj
(stvarna) vrijednost reproducirane ili izmjerene veličine. Relativna pogreška mjere ili mjernog uređaja može se izraziti u (%).
(1.7)
– omjer pogreške mjernog uređaja i standardne vrijednosti. Normalizirajuća vrijednost XN je konvencionalno prihvaćena vrijednost jednaka ili gornjoj granici mjerenja, ili rasponu mjerenja, ili duljini ljestvice. Navedena greška obično se izražava u (%).
(1.8)
Granice dopuštene pogreške mjernih instrumenata– najveća pogreška mjerila, ne uzimajući u obzir znak, po kojem se ono može prepoznati i dopustiti za uporabu. Ova se definicija odnosi na glavne i dodatne pogreške, kao i na varijacije indikacija. Budući da svojstva mjernih instrumenata ovise o vanjskim uvjetima, o tim uvjetima ovise i njihove pogreške, pa se pogreške mjernih instrumenata obično dijele na Osnovni, temeljni I dodatni.
Glavni– to je pogreška mjernog instrumenta koji se koristi u normalnim uvjetima, koji su obično definirani u regulatornim i tehničkim dokumentima za to mjerilo.
Dodatni– to je promjena pogreške mjernog instrumenta zbog odstupanja utjecajnih veličina od normalnih vrijednosti.
Pogreške mjernih instrumenata također se dijele na statički I dinamičan.
Statički je pogreška mjernog instrumenta kojim se mjeri konstantna vrijednost. Ako je mjerena veličina funkcija vremena, tada zbog tromosti mjernih instrumenata nastaje komponenta ukupne pogreške tzv. dinamičan greška mjernih instrumenata.
Postoje također sustavan I slučajan pogreške mjernih instrumenata su slične uz iste pogreške mjerenja.
Čimbenici koji utječu na grešku mjerenja.
Pogreške nastaju iz različitih razloga: to mogu biti pogreške eksperimentatora ili pogreške zbog korištenja uređaja u druge svrhe itd. Postoji niz koncepata koji definiraju faktore koji utječu na grešku mjerenja
Varijacije očitanja instrumenta– to je najveća razlika u očitanjima dobivenim tijekom hoda naprijed i nazad uz istu stvarnu vrijednost mjerene veličine i konstantne vanjske uvjete.
Klasa točnosti instrumenta– ovo je opća karakteristika mjerila (uređaja), određena granicama dopuštenih glavnih i dodatnih pogrešaka, kao i drugim svojstvima mjerila koja utječu na točnost, čija je vrijednost utvrđena za pojedine vrste mjerila. .
Klase točnosti uređaja utvrđuju se nakon puštanja u promet, kalibracijom prema standardnom uređaju u normalnim uvjetima.
Preciznost- pokazuje koliko se točno ili jasno može očitati. Određuje se time koliko su rezultati dva identična mjerenja međusobno blizu.
Razlučivost uređaja je najmanja promjena izmjerene vrijednosti na koju će uređaj reagirati.
Raspon instrumenata— određeno minimalnom i maksimalnom vrijednošću ulaznog signala za koji je namijenjen.
Propusnost uređaja je razlika između minimalne i maksimalne frekvencije za koju je namijenjen.
Osjetljivost uređaja- definiran kao omjer izlaznog signala ili očitanja uređaja prema ulaznom signalu ili izmjerenoj vrijednosti.
Zvukovi- svaki signal koji ne nosi korisnu informaciju.
Točnost je jedno od najvažnijih mjeriteljskih svojstava mjerila (tehničkog instrumenta namijenjenog mjerenjima). Odgovara razlici između očitanja mjernog instrumenta i prave vrijednosti izmjerene vrijednosti. Što je pogreška manja, to se mjerni instrument smatra točnijim, to je njegova kvaliteta veća. Najveća moguća vrijednost pogreške za određenu vrstu mjerila pod određenim uvjetima (na primjer, u određenom rasponu vrijednosti izmjerene vrijednosti) naziva se granica dopuštene pogreške. Obično postaviti granice dopuštene pogreške, tj. donja i gornja granica intervala preko kojeg greška ne bi smjela ići.
I same pogreške i njihove granice obično se izražavaju u obliku apsolutnih, relativnih ili smanjenih pogrešaka. Specifični oblik odabire se ovisno o prirodi promjene pogrešaka unutar mjernog područja, kao io uvjetima uporabe i namjeni mjernih instrumenata. Apsolutna pogreška se izražava u jedinicama izmjerene vrijednosti, a relativna i reducirana pogreška obično se izražavaju u postocima. Relativna pogreška može mnogo točnije okarakterizirati kvalitetu mjernog instrumenta od zadane, o čemu će biti više riječi u nastavku.
Odnos između apsolutne (Δ), relativne (δ) i smanjene (γ) pogreške određen je formulama:
gdje je X vrijednost izmjerene veličine, X N je vrijednost normalizacije, izražena u istim jedinicama kao Δ. Kriteriji za odabir standardne vrijednosti X N utvrđeni su GOST 8.401-80 ovisno o svojstvima mjernog instrumenta, a obično bi trebao biti jednak granici mjerenja (X K), tj.
Preporuča se izraziti granice dopuštenih pogrešaka u danom obliku u slučaju kada se može pretpostaviti da su granice pogreške praktički nepromijenjene unutar mjernog područja (na primjer, za brojčane analogne voltmetre, kada se granice pogreške određuju ovisno o podjela ljestvice, bez obzira na vrijednost izmjerenog napona). Inače, preporuča se izraziti granice dopuštenih pogrešaka u relativnom obliku u skladu s GOST 8.401-80.
Međutim, u praksi se pogrešno koristi izražavanje granica dopuštenih pogrešaka u obliku smanjenih pogrešaka u slučajevima kada se ne može pretpostaviti da su granice pogreške konstantne unutar mjernog područja. To ili dovodi korisnike u zabludu (kada ne razumiju da se ovako navedena pogreška u postocima uopće ne računa iz izmjerene vrijednosti), ili značajno ograničava opseg primjene mjernog instrumenta, jer Formalno se u ovom slučaju pogreška u odnosu na izmjerenu vrijednost povećava npr. deseterostruko ako je izmjerena vrijednost 0,1 granice mjerenja.
Izražavanje granica dopuštenih pogrešaka u obliku relativnih pogrešaka omogućuje prilično točno uzimanje u obzir stvarne ovisnosti granica pogreške o vrijednosti izmjerene veličine kada se koristi formula oblika
δ = ±
gdje su c i d koeficijenti, d U tom slučaju, u točki X=X k granice dopuštene relativne pogreške, izračunate prema formuli (4), podudarat će se s granicama dopuštene smanjene pogreške U točkama X Δ 1 =δ·X=·X Δ 2 =γ X K = c X k Oni. u velikom rasponu vrijednosti mjerene veličine može se osigurati mnogo veća točnost mjerenja ako se normaliziraju ne granice dopuštene reducirane pogreške prema formuli (5), već granice dopuštene relativne pogreške prema formuli ( 4). To znači, na primjer, da za mjerni pretvarač temeljen na ADC s velikom širinom bita i velikim dinamičkim rasponom signala, izraz granica pogreške u relativnom obliku primjerenije opisuje stvarne granice pogreške pretvarača, u odnosu na smanjeni oblik. Ova se terminologija široko koristi u opisivanju mjeriteljskih karakteristika raznih mjernih instrumenata, na primjer, onih navedenih u nastavku koje proizvodi L Card LLC: ADC/DAC modul Odabir mjernih instrumenata prema prihvatljivim Pri izboru mjernih instrumenata i metoda za nadzor proizvoda uzima se u obzir skup mjeriteljskih, pogonskih i ekonomskih pokazatelja. Mjeriteljski pokazatelji uključuju: dopuštenu pogrešku mjerila; cijena podjele na ljestvici; prag osjetljivosti; granice mjerenja itd. Operativni i ekonomski pokazatelji uključuju: cijenu i pouzdanost mjernih instrumenata; trajanje rada (prije popravka); vrijeme potrošeno na proces postavljanja i mjerenja; težina, ukupne dimenzije i radno opterećenje. 3.6.3.1. Izbor mjernih instrumenata za kontrolu dimenzija Na sl. Slika 3.3 prikazuje krivulje distribucije veličina dijelova (za one) i pogrešaka mjerenja (za mets) sa centrima koji se podudaraju s granicama tolerancije. Kao rezultat preklapanja krivulja za met i those, krivulja distribucije y(s those, s met) je iskrivljena i pojavljuju se područja vjerojatnosti T I P, uzrokujući da veličina prijeđe granicu tolerancije za vrijednost S. Dakle, što je točniji tehnološki proces (manji omjer IT/D met), to je manje krivo primljenih dijelova u odnosu na pogrešno odbijene. Odlučujuća je dopuštena pogreška mjerila koja proizlazi iz normirane definicije stvarne veličine kao i veličine dobivene kao rezultat mjerenja s dopuštenom pogreškom. Dopuštene pogreške mjerenja d mjerenja tijekom kontrole prihvaćanja za linearne dimenzije do 500 mm utvrđena su GOST 8.051, što iznosi 35-20% tolerancije za proizvodnju IT dijelova. Ova norma predviđa najveće dopuštene pogreške mjerenja, uključujući pogreške mjernih instrumenata, standarde ugradnje, temperaturne deformacije, mjernu silu i lokaciju dijelova. Dopuštena mjerna pogreška dmeas sastoji se od slučajnih i neuračunatih komponenata sustavne pogreške. U ovom slučaju, pretpostavlja se da je slučajna komponenta pogreške jednaka 2 s i ne bi trebala premašiti 0,6 mjerne pogreške dmeas. U GOST 8.051, pogreška je navedena za jedno opažanje. Slučajna komponenta pogreške može se značajno smanjiti zbog ponovljenih promatranja, u kojima se smanjuje za faktor, gdje je n broj promatranja. U tom se slučaju kao stvarna veličina uzima aritmetička sredina iz niza opažanja. Tijekom ponovne arbitražne provjere dijelova, pogreška mjerenja ne smije premašiti 30% granice pogreške dopuštene tijekom prihvaćanja. mogu se pretpostaviti tijekom mjerenja: uključuju slučajne i neobračunate sustavne pogreške mjerenja, sve komponente ovisne o mjernim instrumentima, instalacijskim mjerama, temperaturnim deformacijama, bazi itd. Slučajna pogreška mjerenja ne smije biti veća od 0,6 dopuštene pogreške mjerenja i uzima se jednaka 2s, gdje je s vrijednost standardne devijacije pogreške mjerenja. Za tolerancije koje ne odgovaraju vrijednostima navedenim u GOST 8.051 - 81 i GOST 8.050 - 73, dopuštena pogreška odabire se prema najbližoj manjoj vrijednosti tolerancije za odgovarajuću veličinu. Utjecaj mjernih pogrešaka tijekom prijemnog pregleda linearnih dimenzija procjenjuje se sljedećim parametrima: T- neki od izmjerenih dijelova koji imaju dimenzije veće od maksimalnih dimenzija prihvaćeni su kao prihvatljivi (netočno prihvaćeni); P - neki dijelovi s dimenzijama koje ne prelaze maksimalne dimenzije su odbijeni (neispravno odbijeni); S-probabilistička granična vrijednost veličine koja prelazi maksimalne dimenzije za pogrešno prihvaćene dijelove. Vrijednosti parametara t, p, s kada su kontrolirane veličine raspoređene prema normalnom zakonu, prikazane su na sl. 3.4, 3.5 i 3.6. Riža. 3.4. Grafikon za određivanje parametra m
Za određivanje T uz drugu vjerojatnost pouzdanja, potrebno je pomaknuti ishodište koordinata duž ordinatne osi. Krivulje grafikona (pune i točkaste) odgovaraju određenoj vrijednosti relativne pogreške mjerenja jednake gdje je s standardna devijacija pogreške mjerenja; IT tolerancija kontrolirane veličine. Prilikom definiranja parametara t, str I S preporuča se uzeti A met(s) = 16% za kvalifikacije 2-7, A met(s) = 12% - za kvalifikacije 8, 9, I met(s) = 10% - za kvalifikacije 10 i grublje. za jednu granicu, a za drugu - , Gdje a T - sustavna greška u proizvodnji. Prilikom definiranja parametara m I n Za svaku granicu uzima se polovica dobivenih vrijednosti. Moguće granične vrijednosti parametara t, str I S/IT, koje odgovaraju ekstremnim vrijednostima krivulja (na sl. 3.4 – 3.6), dane su u tablici 3.5. Tablica 3.5 Prve vrijednosti T I P odgovaraju raspodjeli pogrešaka mjerenja prema normalnom zakonu, drugi - prema zakonu jednake vjerojatnosti. Granice parametara t, str I S/IT uzeti u obzir utjecaj samo slučajne komponente pogreške mjerenja. GOST 8.051-81 pruža dva načina za određivanje granica prihvatljivosti. Prvi način. Granice prihvaćanja postavljene su tako da se podudaraju s maksimalnim dimenzijama (Sl. 3.7, A
). Primjer. Pri projektiranju osovine promjera 100 mm procijenjeno je da odstupanja njezinih dimenzija za radne uvjete trebaju odgovarati h6(100-0,022). U skladu s GOST 8.051 - 81, utvrđeno je da je za veličinu osovine od 100 mm i toleranciju IT = 0,022 mm dopuštena pogreška mjerenja dmeas = 0,006 mm. U skladu s tablicom. 3.5 utvrditi da je za A met (s) = 16% i nepoznatu točnost tehnološkog procesa m= 5,0 i S= 0,25IT, tj. među odgovarajućim dijelovima može biti do 5,0% pogrešno prihvaćenih dijelova s maksimalnim odstupanjima od +0,0055 i -0,0275 mm.Korištenje terminologije
16/32 kanala, 16 bita, 2 MHz, USB, Ethernetoni
n
6s one
c
c
TO
y met
2D met
2D met
y(s one; s met)
n
m
m
Mogućnosti t, str I S prikazani su na grafovima ovisno o vrijednosti IT/s onih, gdje je s one standardna devijacija proizvodne pogreške. Mogućnosti m, n I S dani su za simetričan položaj tolerancijskog polja u odnosu na središte grupiranja kontroliranih dijelova. Za odlučan m, n I S s kombiniranim utjecajem sustavnih i slučajnih grešaka u proizvodnji koriste se isti grafikoni, ali umjesto vrijednosti IT/s uzima se metamfetamin(i) m
n
c/TO metamfetamin(i) m
n
c/TO
1,60
0,37-0,39
0,70-0,75
0,01
10,0
3,10-3,50
4,50-4,75
0,14
3,0
0,87-0,90
1,20-1,30
0,03
12,0
3,75-4,11
5,40-5,80
0,17
5,0
1,60-1,70
2,00-2,25
0,06
16,0
5,00-5,40
7,80-8,25
0,25
8,0
2,60-2,80
3,40-3,70
0,10
+d mjerenje
-d mjera.
+d mjerenje
-d mjera.
+d mjerenje
-d mjera.
+d mjerenje
-d mjera.
+d mjerenje
-d mjera.
+d mjerenje
dmeas /2 S
-d mjera.