2.3.6Эталон единицы силы света

Кандела – единица силы света, которая имеет следующее определение: «Кандела – сила света, испускаемого с площади 1/600000 м² сечения полного излучателя, в перпендикулярном к этому сечению направлении при температуре излучателя, равной температуре затвердевания платины при давлении 101325 Па».

Рис.1.6. Схема эталона единицы силы света.

1-высокочастотный генератор; 2-полный излучатель; 3- призма внутреннего отражения; 4-фотометр; 5- эталонная лампа накаливания

Кандела наиболее точно воспроизводится при помощи эталонного устройства – полного излучателя, схема которого приведена на рис.2.6.

Полный излучатель представляет собой трубку из оксида тория внутренним диаметром 2,5 мм, погруженную в чистую платину. Платина находится в сосуде, спрессованном из порошка плавленного оксида тория, окруженном порошком из оксида тория. Все это помещено во внешний сосуд из плавленного кварца. Внешний сосуд окружен небольшим числом витков медной трубки, охлаждаемой водой. По трубке пропускается ток высокой частоты (около 250 кГц), который нагревает платину до ее расплавления. Вместе с платиной нагревается и трубочка из тория. Свет излучается из полости трубочки через отверстие в верхней части. Яркость полного излучателя при температуре затвердевания платины сравнивается с помощью фотометра с яркостью особых ламп накаливания, используемых в качестве вторичных эталонов.

Воспроизведению канделы приписана погрешность 0,5% по результатам международных сличений эталонов.

3Точность измерений

3.1Классификация погрешностей

Вследствие несовершенства средств и методов измерений, воздействия внешних факторов и многих других причин, результат каждого измерения содержит погрешность. При оценивании погрешностей результатов измерения, методик выполнения измерения и измерительных средств, метрологи руководствуются нормативными документами, которые базируются на общих научных представлениях о погрешностях. Рассмотрим коротко важнейшие положения научной метрологии.

Количественной характеристикой качества измерений является погрешность измерения – абсолютная и относительная

(3.1)

где х_изм и х_ист – измеренное и истинное значение измеряемой величины.

Для различных видов измерений погрешность результата измерений может оцениваться с разной точностью. Основной проблемой оценивания погрешности является то, что истинное значение измеряемой величины неизвестно. Согласно принципам метрологии в оценках погрешности истинное значение заменяется принятым опорным значением, которым в наиболее благоприятном случае может быть действительное (эталонное) значение. Тогда абсолютная погрешность ( )– это разность между результатом измерения и принятым опорным значением измеряемой физической величины, а относительная погрешность ( ) – разность между результатом измерения и принятым опорным значением, отнесенная к принятому опорному значению.

В инженерной практике обычно имеют дело с приближенным оцениванием погрешностей, выполняемым по стандартизованным методикам выполнения измерений. В стандартизованных методиках указываются операции измерений, погрешности используемых средств, условия измерений, при соблюдении которых возможная погрешность результата не превысит указанного в методике, заранее оцененного значения. То есть результату измерения, выполненного по типовой методике фактически «приписывается» стандартная, заранее оцененная погрешность.

Современная научная метрология строится на следующем представлении о характере проявления погрешностей: все погрешности делятся на систематические, случайные, прогрессирующие и промахи, или грубые погрешности.

Систематической погрешностью измерения называют погрешность, которая при повторных измерениях одной и той же величины в одних и тех же условиях остается постоянной или закономерно меняется.

Случайной погрешностью измерения называется погрешность, которая при повторных измерениях одной и той же величины в одних и тех же условиях изменяется случайным образом по знаку и (или) величине.

Прогрессирующая погрешность – разновидность систематической погрешности, которая при повторных измерениях может монотонно убывать или возрастать.

Грубая погрешность (промах) – случайная погрешность результата отдельного наблюдения, входящего в ряд измерений; она резко отличается от остальных результатов этого ряда.

Обязательным компонентом любого измерения является средство измерения, метод измерения и оператор, проводящий измерения. Несовершенство каждого из этих компонентов приводит к появлению инструментальной, и субъективной погрешности. Эти три вида погрешности могут содержать как систематическую, так и случайную составляющие. У инструментальной погрешности, как правило, выше доля систематической составлющей. У методической – выше доля случайной составляющей. Субъективную же погрешность вообще принято рассматривать как чисто случайную.

Выше отмечались статические и динамические виды измерений, которые определяют соответственно статические и динамические составляющие погрешности измерений. В зависимости от того, имеет место измерение неизменяющейся или изменяющейся во времени физической величины, динамические погрешности рассматриваются либо как систематические, либо как случайные.

В общем случае абсолютную погрешность измерения представляют в виде суммы систематической ( ) и случайной ( ) составляющей . Следовательно погрешность результата измерений в общем случае следует рассматривать как случайную величину.