11 Билет

Систематические и случайные погрешности

Систематической называется погрешность измерения, которая остается постоянной или закономерно изменяется при повторных измерениях одной и той же величины. Систематические погрешности выявляются и устраняются.

Случайной называют погрешность, изменяющуюся случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины. Эти погрешности непостоянны по величине и знаку. Конкретное значение случайной погрешности в данном измерении предсказать невозможно. Эти погрешности в свою очередь вызваны целым комплексом факторов, среди которых нет доминирующих. Взятые в совокупности случайные погрешности подчиняются определенным законам распределения по частости. Следует иметь в виду, что деление погрешностей на систематические и случайные не являются абсолютными. Одна и та же погрешность в одних условиях проявляет себя как систематическая, в других — как случайная.

Систематические погрешности можно выявить и устранить. Случайные же погрешности полностью устранить невозможно. Значения их можно уменьшить, принимая меры для большей стабилизации тех факторов, которые оказывают влияние на данную погрешность. Например, для уменьшения колебания температуры, стабилизировать измерительное усилие и т.д.

В общем случае погрешность измерения является случайной функцией времени, т.е. невозможно определить какое значение примет погрешность в момент времени t . В серии экспериментов, состоящих из ряда многократных наблюдений, получают одну реализацию этой функции. При повторении серии наблюдений той же величины получим новые реализации функции. Погрешность измерений, соответствующая каждому моменту времени t, называют сечением случайной функции. Для каждого сечения можно определить статистические характеристики: среднее значение погрешности, средние квадратичные ошибки и т.д.

Влияние систематической погрешности проявляется в изменениях среднего значения погрешности. Если систематическая погрешность постоянна, то средние значения практически не изменяются, если переменна, то средние значения увеличиваются или уменьшаются.

Случайные погрешности будут проявлять себя в рассеивании результатов измерения относительно среднего («истинного») значения.

Эталон напряженности магнитного поля

Эталон напряженности магнитного поля в диапазоне 0,01 - 30 Мгц При построении этого эталона используется метод эталонного поля. Магнитное поле создается с помощью излучающей рамочной антенны. Периметр антенны много меньше длины волны, потому можно считать амплитуду и фазу тока постоянной во всех точках кольца

При передаче размера единице (поверку) регистрируются показания индикаторного антенны, после чего генератор ВЧ переключается на антенну выверенного измерителя (П в положении 2). Антенна измерителя, который поверяется, располагается співвісно с эталонной и индикаторной антеннами на расстоянии от индикаторной. В случае ровного распределения показаний индикаторного прибора при поочередном возбуждении полем эталонной и повіряємої антенн выполняется равенство напруженостей магнитного поля, которое создается обеими антеннами. Разница показаний отвечает погрешности прибора. Государственный эталон единицы напряженности магнитного поля в диапазоне 0,01 - 30 Мгц воссоздает от 2·10-3 до 5·10-6 А/м.

Цифровые анализаторы спектра

Цифровые анализаторы могут быть построены двумя способами. В первом случае это обычный анализатор последовательного типа, в котором измерительная информация, полученная методом сканирования полосы частот с помощью гетеродина, оцифровывается с помощью АЦП и, далее, обрабатывается цифровым методом. Во втором случае реализуется цифровой эквивалент параллельного типа в виде ДПФ-анализатора, который вычисляет спектр с помощью алгоритмов дискретного преобразования Фурье (ДПФ). По сравнению с последовательными цифровые параллельные ДПФ-анализаторы обладают определёнными преимуществами: более высоким разрешением и скоростью работы, возможностью анализа импульсных и однократных сигналов. Они способны вычислять не только амплитудный, но и фазовый спектры, а также одновременно представлять сигналы во временной и частотной областях. К сожалению, параллельные ДПФ-анализаторы из-за ограниченных возможностей аналого-цифровых преобразователей (АЦП) работают только на относительно низких частотах.