Неизбежные погрешности измерений
Погрешности измерений подразделяют на теоретические (методические), производственные (технологические) и эксплуатационные.
Теоретические погрешности – это, как правило, систематические и, часто, известные или их можно рассчитать и учесть внесением соответствующих поправок в результаты измерений. Эти погрешности возникают по следующим причинам:
- из-за погрешностей исходных теоретических положений и предпосылок;
- из-за погрешностей вида, метода и методики измерений;
- из-за использования приближенных формул;
- из-за различных допущений;
- из-за особенностей конструкций СИ (например, из-за несоблюдения принципа компарации, т.е. совпадений, когда ось измерения не совпадает с осью шкалы даже теоретически).
Погрешности производственные возникают при изготовлении СИ (погрешности обработки и сборки деталей, нанесения шкал, настройки, юстировки, поверки или калибровки).
Погрешности эксплуатационные возникают во время эксплуатации СИ:
- погрешности установочные, т.е. связанные с неточностью установки СИ на фундаменты, полы, столы;
- погрешности, зависящие от неточности установочных мер и приспособлений к ним;
- погрешности базирования, связанные с погрешностями базовых поверхностей объектов и СИ, со сменой баз (при несовпадении конструкторской, технологической и измерительной баз);
- погрешности динамические от влияния гравитационных и других сил, в том числе погрешности перемещений (например, при измерении индикаторным нутромером его нужно покачивать, что приводит к дополнительной погрешности), вибраций, контактных деформаций в стыках деталей СИ, не зависящие от усилий измерения и зажимных;
- погрешности, связанные с измерительным усилием и его непостоянством, которые вызываются силовыми деформациями деталей СИ (зависят от механических свойств материалов деталей СИ, от формы и шероховатости рабочих поверхностей измерительных наконечников, влияющих на вид контакта с объектом – точечный, линейчатый или плоский);
- погрешности от зажимных усилий, которые вызывают деформации деталей СИ;
- погрешности из-за трения в подвижных соединениях СИ (ведут к вариациям – размахам показаний);
- погрешности холостого и обратного хода (снижают порог чувствительности СИ из-за изменений силы трения, зазоров);
- погрешности из-за засорения механизма и загустения смазки в подвижных соединениях СИ;
- погрешности из-за перераспределения внутренних напряжений, усталости и старения материала деталей СИ (релаксация и полимеризация материала), которые ведут к дополнительным деформациям СИ;
- погрешности, связанные с износом деталей СИ и приспособлений к ним;
- погрешности, связанные с объектом измерения: с его размерами, конфигурацией и размерами и формой его измеряемых поверхностей; с доступностью места измерения, жесткостью конструкции и т.д.;
- погрешности от неточности контакта СИ и объекта (зависят от формы измерительных поверхностей наконечника, измерительного усилия);
- специфические погрешности при внутренних измерениях (например, при измерении диаметра отверстия при помощи штангенциркуля фактически измеряется не диаметральная хорда, а близкая к ней);
- погрешности окружающей среды (отклонение температуры от нормальной и ее колебание, освещенность рабочего места и др.);
- погрешности, связанные с недостаточным соблюдением прилегающих элементов при измерениях отклонений формы и расположения поверхностей;
- субъективные погрешности, связанные с влиянием оператора:
- погрешности отсчета по шкалам (от параллакса, от округления отсчета по шкале);
- погрешности присутствия (влияние теплоизлучения тела оператора);
- погрешности от округления результатов расчетов, например, при косвенных измерениях;
- погрешности, зависящие от состояния оператора (от времени суток, режима труда и отдыха, состояния здоровья и др.).
Рассмотренные причины, вызывающие погрешности измерений не исчерпывают всех причин.
Таким образом, полная суммарная погрешность измерения представляет собой общую сумму теоретических, производственных и эксплуатационных погрешностей.
Погрешности СИ подразделяют еще и следующим образом:
- суммирующую погрешность измерения собственно СИ называют инструментальной погрешностью, которая включает погрешности конструкции СИ и производственные погрешности;
- суммирующую погрешность измерения СИ в нормальных условиях его применения называют основной погрешностью, которая включает погрешность метода измерения и инструментальную погрешность и указывается в паспорте СИ;
- суммирующую погрешность измерения СИ в условиях применения, отличающихся от нормальных, называют дополнительной погрешностью измерения СИ.