Mérési hibák értékelése
GG Nikiforov (IOSO RAO), Moszkva
1. A probléma
Több tucat könyv és számos disszertációs tanulmány ellenére nem figyeltek meg jelentős eredményeket a hallgatók mérési hibák értékelésének képességében. Ennek oka többek között az anyag objektív összetettsége, valamint a fizika és a matematika közötti koordináció hiánya. Azt is meg kell jegyezni, hogy a diákok oktatási tevékenységeinek megfelelő szervezete hiányzik. A modern ötletek szerint [VV Davydov] a hallgatónak a munkájából származó ismereteket a tanulmányozott anyaggal kell megkapnia. A vitatott kérdéssel kapcsolatban ez azt jelenti, hogy az értékelés hibáinak és módszereinek elgondolását a diákok kísérleti munkájából kell követniük.
2. A mérőműszer hibái
Az iskolai mérőműszerek teljesen normalizálják az alapvető hibákat. Tartalmazza az új „eszközök listája”, ezek az eszközök vannak osztva mutató eszközök (ampermérő, feszültségmérő, dinamométerek stb), digitális eszközök (multiméterek demonstrációs és laboratóriumi számláló, stopper, és mások.), Mnogopredelnye intézkedés (vonalzó, mérőszalag, mérése henger), egy sor intézkedés (árukészlet a mechanika és egy sor súlyok, egy sor ellenállások).
A nómenklatúrától eltekintve néhányan az elülső munka és a műhely mérlegek. A cselekvés elve szempontjából a skálák nullapontjelzőknek tulajdoníthatók, amelyekben a mérés a test súlyának a súly tömegével történő közvetlen összehasonlításával csökken.
Az iskolai laboratóriumi eszközök alapvető (hangszeres, műszeres) hibáiról szóló információk a táblázatban találhatók. 1 és 2. A digitális multiméter hibáit (az M3900 példáján) az alábbiakban soroljuk fel. Magyarázzuk meg az adott információ metrológiai jelentését.
a többdimenziós intézkedések hibáinak sajátossága (1-9. tétel, 1. táblázat) az, hogy lineárisan nőnek a skála mentén. Ezért van megadva a névleges értékek (azaz a teljes hossz) vagy a méret 100 mm-es értékének hibáinak értéke. Felhívjuk a figyelmet arra, hogy a faeszközök hibái kisebbek, mint a műanyag eszközöké. A GOST jelzéssel ellátott valamennyi eszköz hiba kisebb, mint azoknál a műszerhibáknál, amelyeknek nincsenek ezek a jelek.
Mi az intézkedés hibájának metrológiai értelme? Megmutatja azt az intervallumot, amelyen belül a valószínűség 100% -nál közel van, az intézkedés ismeretlen valós értéke. Például egy rakománycsoportból származó rakomány 100 g névleges tömegértékkel, ± 2 g-os hiba, következésképpen a terhelés valós értéke a (100-2) g tartományban van Ha a névleges ellenállás értéke 4,0 ohm, és 0,12 ohm hiba sem, ezért, a valódi értékét az ellenállás tartalmazott tartományban (4,00-0,12) ohm R J J (4,00 + 0,12) ohm. A nyílmérő elektromos mérőeszközök hibáit leggyakrabban egy speciális érték határozza meg, amit pontossági osztálynak neveznek, és a g szimbólum jelöli. A g pontossági osztály a megengedhető hiba értékét jelenti a mérési határérték százalékában (vagy az olyan mérőeszközök esetében, amelyek nulla értékűek a mérlegben). Például, ha az ampermérő pontossági osztálya (2. táblázat) g = 2.5, akkor az alap hiba Ha a milliaméter a mérleg közepén nulla, az alapvető hibája Mi a kapcsolók alapvető hibája? Megmutatja azt az intervallumot, amelyen belül 100% valószínűséggel a mért érték valós értéke található, ha az eszköz nyílja egybeesik a skála sávjával. Például hagyja, hogy az ampermérő nyíl megegyezzen egy 1.6A lökettel, ezért az aktuális erő tényleges értéke az intervallum (1,60 - 0,05) A Ј I Ј (1,60 + 0,05) A. Az egyensúly alapvető hibája a súlyok és az érzékenység hibája. Például, ha a lerakódás tömegét a testtömegeket és a két névleges érték 100 g és 50 g, az összeg a súlyok a hiba súlyok hibák (40 + 30) mg, és a mérleg érzékenységétől amely meghatározza a grafikonon bemutatott Sec. 5. táblázat. 2. A multiméter hibáját két szám jelzi. Például a 700 V tartományban "± 1,2% ± 3" van rögzítve. Ez a bejegyzés azt jelenti, hogy a mérő hiba a tartományban 200 V és 700 V egyenlő az összege az LSB készülék leolvassa U. Legyen a leolvasási értéke egyenlő U = 237 V. Ezért, a mérési hiba egyenlő A feszültség valós értéke a V (237 - 6) intervallumban van
A mérőműszerek hibáinak elképzelését már a fizika tanulmányozásának kezdetén már három szakaszban lehet kialakítani, például a 7. évfolyamon. Az első szakasz. Ellenőrizni a házi vonalzót acélon. Házi készítésű sorként a noteszgéphez egy papírszalagot használnak a ketrecbe. Ezzel a "vonalzóval" acélhoz ragasztva a diákok meg vannak győződve arról, hogy a "vonalzó" hibája növekszik, és a vége 10 mm-re körülbelül 1 mm-rel eléri. A második szakasz. Áru ellenőrzése mechanikus által. Modellmérő eszközök - mérlegek, ellenőrizhetőek - terhelések. Tájékoztatjuk a diákokat, hogy ebben a munkában az egyensúly példamutató eszköz, és hibája elhanyagolható. Megmagyarázzuk a tanárt. A súlyt ki kell egyensúlyozni 100 g és 2 g névleges értékekkel, teljes hibájuk 46 mg. Ugyanaz az érzékenység. A teljes hiba 100 mg = 0,1 g. A mechanikai termékek hibája (2 g) 20-szor magasabb. A vizsgálat célja az összes rakomány tömegének tényleges értékeinek meghatározása és annak megállapítása volt, hogy azok között vannak-e olyanok, amelyek tömege nagyobb, mint 102,00 g vagy kisebb, mint 98,00 g. A tapasztalat azt mutatja, hogy a munka érdekes a diákok számára, különösen akkor, amikor utasítást kapnak arra, hogy olyan speciális címkéket állítsanak elő, amelyek jelzik az áruk súlyát és a "metrológus" nevét. Vagy ha az árut felderítik, amelynek tömege meghaladja (98 g, 102 g). Ki kell zárni a használatból. A harmadik szakasz. A fékpad ellenőrzése. A modell mérési eszközei egy súlycsoport, a hitelesített eszköz egy fékpad. A fékpad horogjára egy nagyon könnyű doboz van felfüggesztve, amelyet a készlet súlya terheli úgy, hogy a fékpad indikátora egybeesik a 0 ütemekkel; 0,1 N; 0,2 N; 0,3 N, stb. Hozzon létre egy ellenőrzési ütemtervet. A fékpad hátoldalán a "metrológus" márkanevét saját aláírásával kell aláírni, amely igazolja, hogy a próbapadon elhaladt az ellenőrzés és hibája nem haladja meg a 0,05 N-t.
3. Diákok ismerete a mérőműszerek hibájával
1. táblázat. Az intézkedések jellemzői
Kapcsolódó cikkek