Случайные погрешности. Существуют также случайные погрешности. К ним относятся, например, погрешности, вносимые вибрациями в лабораторных исследованиях, переходными процессами в электрических цепях или тепловыми шумами в вакуумных трубках. Такие погрешности нельзя предсказать заранее и трудно оценить теоретически. Уменьшение влияния случайных погрешностей измерений достигается многократными измерениями и (после отбрасывания ошибочных результатов) вычислением среднего значения.

Ошибки наблюдателя. Ошибки наблюдателя, или субъективные погрешности, возникают вследствие ошибок в оценках ситуации наблюдателем. Запаздывание с включением или остановкой секундомера, тенденция к завышению или занижению результатов, погрешности при интерпретации шкал и отклонений стрелок, ошибки ручных расчетов и т.д. – все это примеры ошибок наблюдателя, которые влияют на точность определения измеряемых величин. Так как результаты измерений одного и того же значения величины обычно группируются около некоторого центрального значения, относительно которого отклонения как в одну, так и в другую сторону приблизительно одинаковы, то по этим результатам необходимо определить среднее значение, вероятную погрешность единичного измерения и вероятную погрешность вычисленного среднего значения. Результаты измерений, которые слишком далеко отклоняются от среднего значения, признаются ошибочными и отбрасываются до процедуры осреднения.

Погрешности, обусловленные внешними влияниями. При работе с вторичными, или «рабочими», эталонами, а также с другими измерительными приборами могут возникать некоторые специфические погрешности, обусловленные внешними влияниями. (Такие погрешности тщательно контролируются и сводятся до минимума в первичных эталонах, которые хранятся со всеми предосторожностями, обеспечивающими их неизменность.) Так, на величину имеющегося в лаборатории эталона сопротивления могут оказывать влияние изменения влажности воздуха или частоты электрического тока, проходящего через него, механические напряжения, приложенные к резистору. Измерения с использованием вторичного эталона емкости могут содержать высокочастотные погрешности, отклонения, связанные с диэлектрическими потерями и сопротивлением утечки, и погрешности, обусловленные изменением температуры. К приборным погрешностям относятся запаздывание и гистерезисные явления у барометров-анероидов, чрезмерно медленное реагирование некоторых манометров Бурдона и т.д. Экспериментатор должен знать о тех конкретных погрешностях, которым подвержены его приборы, и принимать соответствующие меры, чтобы скорректировать или уменьшить влияние этих погрешностей посредством улучшения методики измерений или усовершенствования конструкции прибора.

Минимизация погрешностей. Нулевой (компенсационный) метод. Как правило, наиболее точные измерения осуществляются с помощью приборов, действие которых основано на «нулевом» принципе. Эти приборы позволяют сравнить величины непосредственно путем их уравновешивания с достижением нулевого показания на шкале. Примером компенсационного измерения может служить взвешивание на равноплечных рычажных весах. Неизвестную массу кладут на одну чашку таких весов, а на другую чашку – известные массы (гири-разновесы) до тех пор, пока не будет достигнуто идеальное равновесие, при котором чашки весов устанавливаются так, как если бы они были пустыми. Аналогично этому при измерении ЭДС электролитического элемента в цепь подается известное встречное напряжение, а гальванометр помещается между источником напряжения с известными характеристиками и измеряемым элементом. Встречное напряжение увеличивают с помощью регулирующего потенциометра до тех пор, пока стрелка гальванометра не замрет в нулевом положении. При этом ток в цепи отсутствует, и это означает равенство двух направленных навстречу друг другу напряжений (ЭДС).

назад   дальше