Struktura

Chyby měření a jejich příčiny

Chyby měření a jejich příčiny

Každé měření je zatíženo chybou.

Opakujeme-li měření za stejných podmínek, budou se výsledky měření lišit. To je způsobeno řadou vlivů.

Hlavní příčiny vzniku chyb:

  • měřidlo, měřicí systém (jsou dány nedokonalostí a nespolehlivostí měřících přístrojů, např.: tření, chyby způsobené posunutím nuly, chyby umístění atd.)

  • měřicí metoda (nerespektování dynamických vlastností měřidel, zanedbání některých funkčních závislostí - nepřímé měření)

  • podmínky, při kterých se měření provádí (hlavně chyba teplotní)

  • osoba, která měření provádí a vyhodnocuje (závisí na subjektivních vlastnostech osoby pozorovatele – zručnost, zkušenost, kvalifikace, psychický stav, chyba paralaxy, omezená rozlišovací schopnost)

Členění chyb

  • dle časové závislosti: statické, dynamické
  • dle možnosti vyloučení: odstranitelné, neodstranitelné
  • dle způsobu výskytu: chyby systematické (soustavné), chyby náhodné, chyby hrubé

Systematické chyby (soustavné) - mají za stejných podmínek stejnou velikost a stejné znaménko.

Dělí se na:

  • chyby měřicí metody
  • chyby měřicích přístrojů
  • chyby osobní
  • chyby způsobené vlivy prostředí

Chyby měřicích přístrojů - vznikají při výrobě (nepřesnost výroby, nepřesnost montáže) a při používání měřidel - zjišťují se kalibrací měřidel.

Chyby měřicí metody - nesprávná volba měřicí metody, nesprávný měřicí postup, nesprávné umístění měřené součásti na směr měření, vliv přítlačné síly apod.

Chyby osobní - neznalost, nepozornost, citlivost lidských smyslů apod.

Chyby způsobené vlivy prostředí - teplota, tlak, osvětlení apod.

Velikost systematické chyby zjistíme výpočtem popřípadě odhadem.

Chyby náhodné

Náhodné chyby mají za stejných podmínek různou velikost a různé znaménko.

Vznikají nepravidelně, při opakovaném měření za stejných podmínek nedostaneme stejný výsledek. Jsou způsobené příčinami náhodného charakteru co do velikosti a směru působení (třením a vůlí v ložiskách měřicího přístroje, kolísáním teploty, kolísáním měřicí síly, otřesy apod.)

Obecné vlastnosti náhodných chyb můžeme vyjádřit dvěma zákony statistiky:

  • malé chyby jsou častější než velké chyby
  • počet kladných chyb je stejný jako záporných

Vliv náhodných chyb na přesnost měření můžeme zmenšit vícenásobným opakováním měření a výpočtem pravděpodobné hodnoty měřené veličiny - aritmetického průměru.

 

kde:

xi - jednotlivé naměřené hodnoty veličiny x

n - počet naměřených hodnot

Při větším počtu opakovaných měření odpovídá rozložení chyb Gaussově křivce.

Aritmetický průměr se ve skutečnosti odlišuje od správné hodnoty a je třeba vypočítat tzv. nejistotu měření.

Nejistota měření U - parametr charakterizující rozsah (interval) hodnot kolem výsledku měření - vychází se z principu pravděpodobnosti. Předpokládá se, že nejistota měření pokryje skutečnou hodnotu s předpokládanou pravděpodobností (např. 99,73 %).

Chyby hrubé

Jsou na první pohled nápadné svou velikostí.

Jsou způsobené nepozorností obsluhy, poruchou přístroje, nesprávným použitím přístroje, omylem apod. Takto naměřené hodnoty nebereme při zpracování výsledků v úvahu.

Skutečné chyby

Vznikají souhrou všech uvedených vlivů. Pro jejich omezení je nezbytné eliminovat výskyt chyb hrubých a systematických. Zbývající odchylky lze považovat za chyby náhodné.

 

Zdroje

  • NENÁHLO, Čeněk. Měření vybraných geometrických veličin. Praha: Česká metrologická společnost, 1999.
  • MARTINÁK, Milan. Kontrola a měření pro 3. ročník středních průmyslových škol strojnických. Praha, 1989.

 

 

Kontrolní otázka

Otázky pro žáky ZŠ

  1. Má teplota okolí vliv na délková měření?

Otázky pro žáky SŠ

  1. Co jsou to soustavné chyby  a čím jsou způsobeny.
  2. Charakterizujte náhodné chyby a uveďte, jak můžeme jejich vliv omezit.

Zapamatuj si

Každé měření je zatíženo chybou.

Opakujeme-li měření za stejných podmínek, mohou se výsledky měření lišit.

Logolink