Методические рекомендации к лабораторному занятию. 1. Основные способы исключения систематических погрешностей сводятся к устранению их до начала измерения

1. Основные способы исключения систематических погрешностей сводятся к устранению их до начала измерения, в процессе измерения, внесения поправок в результат измерения, а также оценке границ систематических погрешностей.

Устранение до начала измерения преследует цель: предварительную проверку всех приборов по эталонному образцу и проверку соединения отдельных элементов. Устранение влияния температуры, например, осуществляется различными способами термостатирования. При этом не всегда удается естественным путем сохранить температуру точно 20⁰С. Тогда ее стабилизируют на уровне (30-40) ⁰С с использованием равномерного подогрева всего помещения или способом кондиционирования воздуха. Устранение влияния магнитных полей проводят с помощью магнитного экранирования. Устранение вибраций проводят с помощью губчатой резины и эластичных подвесок.

2. Перечисленные выше способы устранения погрешностей не исключают полностью систематические погрешности (существует ее остаток – неисключенная систематическая погрешность). Поэтому выполняется оценка границ систематических погрешностей. Это связано с тем, что причины их возникновения самые разнообразные и не всегда правильно учитываемые. Даже если есть поправки к показанию специального лабораторного прибора, то они разные для разных диапазонов измерения не только по величине, но и по знаку. Если действительное показание прибора при проведении эксперимента может иметь широкий диапазон, то принимают систематическую погрешность в пределах максимальной погрешности по паспорту завода – изготовителя.

3. Переменная систематическая погрешность, как было показано выше (наряду с грубыми погрешностями) представляет проблему, которая не всегда решается однозначно. Однако для решения инженерных задач достаточно применить графический метод. Для этого по оси ординат на график наносят результаты наблюдений, а по оси абсцисс – моменты времени его получения (или порядковый номер результата при равномерном во времени их получении). Для наглядности точки соединяют последовательно прямыми линиями (получают ломанную кривую). На графике проводят плавную кривую (выполняют аппроксимацию), которая выражает тенденцию изменения результата измерения (если она видна) или констатируют, что такая тенденция не наблюдается, и тогда считают переменную систематическую погрешность практически отсутствующей.

4. Исключение систематических погрешностей измерений осуществляется в следующей последовательности:

1. Построить вариационный ряд результатов измерений. Представить его графически (рисунок 3.7.1).

2. Построить аппроксимирующую прямую и найти разность между ее наибольшим и наименьшим значениями (рисунок 3.7.1):

. (3.7.1)

Рисунок 3.7.1 – Графическое представление результатов наблюдений

3. Определить модуль переменной составляющей систематической погрешности по формуле:

, (3.7.2)

где разность между наибольшими и наименьшими значениями результатов наблюдений;

общее число результатов;

порядковый номер измерения.

4. Исключить погрешность из результатов измерений:

, (3.7.3)

где поправка, вносимая в каждый результат.

5. Построить кривую выборки после внесения поправки на систематическую погрешность (рисунок 3.7.1).

Полученные результаты занести в таблицу 3.7.1.

Таблица 3.7.1 – Отчет лабораторной работы

№