Систематические погрешности

Характерной особенностью систематической погрешности является то, что она трудно обнаруживается, но может быть учтена или устранена.

Причинами возникновения систематических погрешностей являются:

- несовершенство используемого метода измерения (например, при не учете внутренних параметров амперметра и вольтметра, когда косвенно измеряют сопротивление резистора);

- ошибки экспериментатора (например, когда неточно совмещается стрелочный указатель с его зеркальным изображением на шкале прибора);

- инструментальные погрешности СИ (например, из-за их неисправности; неправильной градуировки, конструктивных недостатков);

- неправильная установка СИ.

Рассмотрим некоторые приемы обнаружения и исключения систематических погрешностей. К общим приемам можно отнести следующие:

- предварительное изучение источников погрешностей;

- выполнение поверок приборов, мер для получения поправок и использование их в форме кривых, таблиц, формул;

- установка указателя прибора перед проведением измерений в нулевое положение.

Из специальных методов исключения систематических погрешностей рассмотрим способ замещения и компенсации погрешности по знаку. Сущность способа замещения (разновидность метода сравнения с мерой) заключается в двух этапах измерения. На первом этапе, например, при измерении R_x мостом постоянного тока (смотри раздел 1.4), имеем R_x+ , где – систематическая погрешность.

На втором этапе имеем R_м+, где R_м – значение сопротивления, установленное на магазине сопротивления (мера). Т.к. условием метода является равенство R_x+= R_м + , то получаем значение R_x = R_м+ - , т.е. R_x = R_м. Здесь применение меры значительно повышает точность измерения.

Второй способ исключения систематической погрешности заключается в изменении знака этой погрешности при сохранении знака выходной величины. Измерение производится в два этапа, и на втором этапе внешняя влияющая величина должна быть противоположно направленной.

При этом с изменением знака влияющей величины должен измениться и знак систематической погрешности. Выходная величина с исключенной систематической погрешностью получается равной полусумме значений выходной величины, полученной на двух этапах измерения. Этим способом можно устранить погрешность от действия внешних магнитных полей, поворачивая защищаемый прибор на 180°. Для автоматической компенсации приборы выполняют астазированными, предусматривая устройство сдвоенного измерительного механизма, с помощью которого автоматизируются двухэтапные операции.

Вторым примером такого способа компенсации систематической погрешности является устранение погрешности двойного моста постоянного тока от контактных термо-э.д.с. путем переключения полярности тока источника питания моста. Значение и направление термо-э.д.с не зависят от направления тока питания, а полярность падения напряжения на образцовом и измеряемом сопротивлении зависит. При одном направление тока питания термо-э.д.с. вносят в результат измерения положительную погрешность, а при другом – отрицательную. Поэтому полусумма результатов наблюдений будет свободна от действия термо-э.д.с.