При підготовці, проведенні, обробки результатів вимірювань намагаються максимально або виключити, або врахувати вплив систематичних похибок. Умовно можна виділити чотири основні групи заходів:
· Усунення джерел похибок до початку вимірювань
· Усунення похибок в ході вимірювань;
· Внесення відомих поправок в результат вимірювання;
· Оцінка кордонів невиключену систематичних похибок.
Усунення джерел похибок до початку вимірювань є найбільш раціональним, так як в цьому випадку істотно спрощується і прискорюється процес вимірювань.
Оператор до початку робіт усуває джерела похибок шляхом безпосереднього їх видалення (наприклад, джерела тепла), захисту вимірювальної апаратури і об'єкта вимірювань від впливу цих джерел.
Інструментальні похибки конкретного засобу вимірювань можуть бути усунені до початку вимірювань шляхом ремонту, регулювання. Похибки вимірювань, що виникають із-за неправильної установки засобів вимірювань, також можна усунути в більшості випадків.
Похибки вимірювань, що виникають внаслідок впливу зовнішніх полів, також намагаються виключити всілякими заходами. Наприклад, вплив магнітного поля Землі усувається пристроєм замкнутих і безперервних екранів з магнитомягких. матеріалів.
Похибки, викликані шкідливим впливом струсів, вібрацій, усуваються шляхом амортізірованія засобів вимірювань і їх деталей. Для цього використовують поглиначі коливань в залежності від частоти цих коливань і чутливості засобів вимірювань до цих впливів. Наприклад, пристрій підкладок з губчастої гуми до засобів вимірювань, різного роду підвіси (струни, пружини і т. Д.).
Наступним способом усунення систематичних похибок є їх виключення в процесі вимірювання. До переваг способу відноситься те обставина, що немає необхідності застосовувати будь-які пристрої і пристосування. Цим способом є можливість виключити інструментальні похибки, похибки від установки, похибки від зовнішніх впливів.
Найбільш поширеним способом виключення систематичної похибки є спосіб заміщення, суть якого полягає в тому, що вимірюваний об'єкт замінюють відомою мірою, що знаходиться в тих же умовах. Наприклад, при вимірах електричних параметрів: опору, ємності, індуктивності об'єкт підключається до вимірювального ланцюга. У більшості випадків при цьому користуються нульовими методами (мостовим, компенсаційним і ін.), При яких проводиться електричне урівноваження ланцюга. Після цього, не змінюючи схеми, замість вимірюваного об'єкта включають міру змінного значення (магазин опорів, ємності, індуктивності та
т. д.) і, змінюючи їх значення, домагаються відновлення рівноваги ланцюга.
В цьому випадку способом заміщення виключається залишкова неврівноваженість мостових ланцюгів, впливу на ланцюг магнітних і електричних полів і ін.
В ході вимірювань оператор може виключити систематичну похибку і способомкомпенсаціі її по знаку, суть якого полягає в тому, що вимірювання проводять двічі так, щоб похибка входила в результати з протилежними знаками. Виключається вона при обчисленні середнього значення:
де - середнє арифметичне значення вимірюваної величини; х1. х2 - результати вимірювань; ХД - дійсне значення вимірюваної величини, Dс - систематична похибка.
Характерним прикладом способу компенсації є виключення похибки, обумовленої включенням магнітного поля Землі. Перший вимір проводять, коли засіб вимірювання знаходиться в будь-якому положенні. Перед проведенням другого засіб вимірювань повертають в горизонтальній площині на 180 °. Якщо в першому випадку магнітне поле Землі, складаючись з полем кошти вимірів, викликало позитивну похибка, то при повороті на 180 ° магнітне поле Землі буде надавати протилежну дію і викличе негативну похибка за розміром, рівному першої.
У деяких випадках використовується спосіб протиставлення, суть якого полягає в тому, що вимір проводять 2 рази так, щоб причина, що викликає похибка, при першому вимірі надала протилежну дію на результат другого. Розглянемо його на прикладі зважування на рівноплечого вагах. Умова рівноваги коромисла виглядає наступним чином:
де m1 - маса вантажу, що зважується; m2- маса врівноважують гир; l1 і l2 - відповідні плечі коромисла. Вплив неравноплечності буде виглядати у вигляді множника (l2 / l1) або
Якщо повторити зважування, помістивши вантаж на чашу ваг, на якій раніше були гирі, отримаємо
Розділивши перша умова рівноваги на друге, знайдемо, що
Якщо m2 і m'2 лише незначно відрізняються один від одного, то
m1 = (m2 + m'2) / 2, тобто вплив на результат неравноплечіе ваг виявиться виключеним.
Для виключення прогресуючого впливу будь-якого фактора, що є лінійною функцією часу (наприклад, поступового прогріву апаратури, падіння напруги в ланцюзі харчування, викликаного розрядом акумулятора і т. Д.), Застосовується спосіб симетричних спостережень. Така функція може бути зображена у вигляді графіка (рисунок 2.3). По осі абсцис відкладено час, а по осі ординат - прогресивна похибка.
Малюнок 2.3 - Зміна прогресивної систематичної
похибки в часі
Спосіб симетричних спостережень полягає в тому, що протягом деякого інтервалу часу виконується кілька вимірів однієї і тієї ж величини постійного розміру і за остаточний результат приймається полусумма окремих результатів, симетричних за часом щодо середини інтервалу.
Рекомендується використовувати даний спосіб, коли не очевидна можливість існування прогресивної похибки. Якщо вимірювання не вдалося організувати так, щоб виключити або компенсувати який-небудь фактор, що впливає на результат, то в останній вводиться поправка. Найбільш поширеним способом внесення поправок є алгебраїчне додавання результату вимірювання і поправок Vi, з урахуванням її знака. Поправка по числовим значенням дорівнює систематичної похибки і протилежна їй за знаком (адитивна поправка) Dci = - V.
У деяких випадках похибка виключають шляхом множення результату вимірювання на поправочний множник, який може бути більше або менше одиниці (мультиплікативна поправка)
У той же час, в ряді випадків виключення систематичних похибок виявляється практично неможливим.
Систематичні похибки, що залишаються після введення поправок на її найбільш суттєві складові, включають в себе ряд елементарних складових, званими неісключенньші залишками систематичних похибок. До їх числа відносять похибки визначення поправок, похибки, які залежать від точності вимірювання впливають величин, що входять в формули для визначення поправок, похибки, пов'язані з коливаннями впливають величин в настільки малих межах, що поправки на них не вводяться.