Причины возникновения систематических погрешностей

Причины возникновения систематических погрешностей обычно могут быть установлены при подготовке и проведении измерений.

Причины возникновения систематической погрешности могут быть известными и неизвестными, а тем более могут быть неизвестными законы, определяющие величину систематической погрешности.

Причинами возникновения систематических погрешностей являются неточность, износ и деформация станка, приспособления, инструмента и обрабатываемой детали, тепловые явления, происходящие в системе СПИД и в СОЖ, а также погрешности теоретической схемы обработки детали.

Причинами возникновения систематических погрешностей могут быть неправильные показания применяемых измерительных приборов. Например, чувствительность демпферных весов может быть больше или меньше требуемой, вследствие чего отсчеты на полупрозрачном экране неправильны. В данном случае необходимо отрегулировать чувствительность весов. Если обнаруживаются еще другие причины неправильных показаний, весы следует отправить в соответствующую мастерскую для ремонта. Объем мерной посуды до начала работы химик-аналитик всегда проверяет и при проведении вычислений учитывает соответствующие поправки.

Причиной возникновения систематических погрешностей может быть неправильный выбор метода определения. В данных условиях, например, реагент может взаимодействовать с некоторыми веществами, присутствующими в исследуемом объекте, что может привести к повышенным или заниженным результатам. В таких случаях следует выбрать другой метод определения, при пользовании которым это влияние отсутствует.

Если причины возникновения систематической погрешности известны, то в первую очередь необходимо постараться исключить или уменьшить влияние этих причин. При невозможности устранения источников погрешности необходимо на основании теоретического анализа или путем постановки специальных экспериментов получить количественные оценки систематических погрешностей. Например, путем предварительной поверки используемых средств измерений можно выявить систематическую погрешность этих средств при разных значениях измеряемой величины.

Нелинейностью называют также причину возникновения систематической погрешности вследствие отклонения действительной характеристики преобразования средства измерений от идеальной (теоретической) модели.

Различают погрешности систематические и случайные, а также промахи. Систематические погрешности при неоднократных измерениях не изменяются по величине и знаку или изменяются по определенному закону. Перед проведением измерений стараются установить причины возникновения систематических погрешностей и устранить их. Если это невозможно, то следует установить величину систематической погрешности или закон ее изменения, если она не постоянна. В результат измерения вносится поправка, равная абсолютной погрешности, взятой с обратным знаком, путем прибавления ее к показанию прибора.

Значение внутреннего сопротивления у показывающих приборов указывается на шкале или приводится в паспорте. У многодиапазонных (комбинированных) приборов указывается входное сопротивление комбинированного прибора, а у электронных приборов - входное полное сопротивление. Введение прибора в измеряемую цепь означает подключение сопротивления прибора к данной цепи. Это вызывает изменение измеряемой величины и является причиной возникновения систематической погрешности, которую следует сделать как можно меньшей.

Обычно полагают, что равномерное изменение температуры в конечном периоде (постоянство хода температуры) является критерием, позволяющим судить об окончании опыта. Равномерное изменение температуры свидетельствует о том, что регулярный режим в системе с известным приближением наступил. Однако очевидно, что погрешность результата измерений зависит от того, какова продолжительность опыта как при определении теплового эквивалента калориметра с помощью электрической энергии, так и при определении теплового эффекта изучаемого процесса, что характерно, например, для методов бомбовой калориметрии. Эта зависимость определяется тем, что в результате различной продолжительности двух экспериментов степень неравномерности температурного поля в иррегулярном режиме будет разной. Это и является причиной возникновения систематической погрешности.

Классификация усилителей

Классы электронных усилителей и режимы работы активных усилительных приборов (ламп или транзисторов) традиционно обозначаются буквами латинского алфавита. Буквенные обозначения классов усиления могут дополнительно уточняться суффиксом, указывающим на режим согласования мощного каскада с источником сигнала (AB1, AB2 и т. п.) и с нагрузкой (F1, F2, F3). Устройства, совмещающие свойства двух «однобуквенных» классов, могут выделяться в особые классы, обозначаемые сочетанием двух букв (AB, BD, DE и устаревший BC).

Первая буквенная классификация, действующая по сей день (режимы А, B и С), сформировалась в 1920-е годы и была дополнена режимом, или классом, D в 1955 году. Начавшийся в 1960-е годы выпуск высокочастотных силовых транзисторов сделал возможным построение экономичных транзисторных усилителей радиочастот классов E и F. Последовательное усовершенствование транзисторных усилителей мощности звуковых частот класса B привело к разработке усилителей классов G и H. Единого реестра классов усиления не существует, поэтому в разных областях электроники или на разных рынках одна и та же буква (например, S) может обозначать принципиально разные устройства. Схемы, известные в Европе и Японии как класс G, в США относятся к классу H, и наоборот[1]. Буква, широко используемая в одной области электроники (класс F с его производными F1, F2, F3 и т. д.), в другой области может считаться «свободной»[2]. Кроме того, есть «классы усилителей» — торговые марки компаний-производителей и стоящие за ними частные технические решения. Одни из них, например, конструктивно схожие усилители звуковых частот «класса S» и «класса АА», подробно описаны в литературе, другие известны только по рекламе производителей.

Характеристики усилителей

Усилитель — элемент системы управления (или регистрации и контроля), предназначенный для усиления входного сигнала до уровня, достаточного для срабатывания исполнительного механизма (или регистрирующих элементов), за счёт энергии вспомогательного источника, или за счёт уменьшения других характеристик входного сигнала (под термином «сигнал» здесь и далее понимается любое явление (или процесс), характеристики которого необходимо увеличить).[источник не указан 1134 дня]

Термин усилитель в своём первичном (основном) значении относится к преобразованию (увеличению, усилению) одной из характеристик исходного входного сигнала (будь то механическое движение, колебания звуковых частот, давление жидкости или поток света), при этом вид сигнала остаётся неизменным (остаётся механическим движением и т. д.; из одного вида в другой сигнал преобразуют датчики и устройства управления).

В то же время, термин «усилитель» не вполне корректно, но традиционно употребляется для устройств управления мощными электрическими нагрузками, например, «релейный усилитель» и «магнитный усилитель».

Типы усилителей

Активный усилитель — усиление сигнала осуществляется за счёт энергии внешнего источника: в сервоприводах (как то: гидро-, электро-, пневмоусилители) усиливается исходное механическое движение (как правило, оператора), за счёт внешней энергии. В электрических усилителях увеличивается амплитуда исходного сигнала (по напряжению и силе тока), в фотоумножителях — усиливается интенсивность исходного светового потока. В активных усилителях часто используется обратная связь: положительная — для повышения чувствительности, и отрицательная — для улучшения точности/стабильности.

Пассивный усилитель — усиление одной (необходимой) характеристики сигнала осуществляется за счёт уменьшения других характеристик: например, домкрат (а также тисы, ручная таль, рычаг) является усилителем — движения (силы) руки — за счёт скорости (эта характеристика сигнала уменьшается). Мухобойка, теннисная ракетка — для сравнения — являются усилителями скорости (за счёт уменьшения силы и/или времени воздействия).

Резонаторы и экраны — виды пассивных усилителей, применяемых для усиления периодических (гармонических) колебаний в приёмниках и передатчиках звуковых и радиоволн (происходит усиление рабочей полосы в выбранном направлении за счёт уменьшения общей полосы и других направлений приёма/излучения).

Зеркала и линзы — аналогично предыдущему, для оптики, происходит усиление для выбранного участка (угла) наблюдения/освещения, в ущерб остальным (участкам, углам). Сюда относятся все оптические системы от лупы до телескопа.

Системы с накоплением энергии — виды пассивных усилителей, в которых большую часть времени происходит только накопление энергии сигнала (подаваемой относительно равномерно), и меньшую часть времени (чаще — импульсно) — отдачу накопленного и усиленного сигнала на выходе: молоток, преодоление крутой горки автомобилем «с разгона», система зажигания (катушка зажигания) бензиновых двигателей, рубиновые лазеры, гидротаранный насос.

Смежные понятия[править исходный текст]

Увеличитель — практически полный синоним слова «усилитель», однако чаще употребляется для устройств, увеличивающих линейные размеры сигнала, что характерно для оптики (фотоувеличитель, увеличительное стекло). Устоявшиеся термины: «увеличитель сцепного веса», «увеличитель крутящего момента».

Ускоритель — устройство, увеличивающее скорость совершения процесса или движения частиц.

Умножитель — вид усилителя, в котором увеличение характеристики сигнала происходит в кратное число раз (соответственно числу ступеней). Примеры: умножитель напряжения, умножитель частоты, фотоэлектронный умножитель.