При измерениях неизбежно возникают погрешности. Это объясняется как принципиально ограниченной возможностью точности измерения, так и природой самих измеряемых объектов. Погрешность измерения — отклонение измеренного значения величины от её истинного (действительного) значения и является мерой точности измерения физической величины. Установить абсолютное (истинное) значение измеренной величины, практически невозможно.
Поэтому в результате практически любого измерения мы получаем не точное, а приближённое значение измеряемой величины, которое принято называть оценкой истинного значения физической величины
Оценка приближенного значение физической величины проводится с применением различных средств измерений. Методика проведения измерений разрабатывается нормативно – технической документацией. Задачей таких документов является описание сущности проведения измерения с учетом влияния различных факторов. К основным факторам, виляющим на точность проведения измерения относятся: температура, давление, физическое состояние объекта измерения, используемые средства измерения, человеческий фактор и другие.
Получение точного числового значения измеряемого параметра физического объекта является сложной комплексной задачей.
Естественно для определения фактического значения необходимо изначально ставить критерии точности измеряемой величины: например, при проведении линейных измерениях в метрах оценка фактической величины может выполнятся с точность до сантиметра или миллиметра, однако если требуется провести сравнительный анализ заданного значения длины с фактическим в километрах, то совершенно очевидно, что точность результатов и погрешность в миллиметрах не будет весовым критерием при оценки полученных результатов.
В своей работе специалисты Отдела обследования грунтов и конструктивных слоев дорожных одежд оценивают значения физических величин с учетом максимально возможной погрешности измерений.
Так, например, для определения ширины проезжей части с применением металлической рулетки применяется метод «покачивания». Суть метода заключается в определении действительной длины (Xi) между измеряемыми точками на конструктивном слое дорожной одежды:
Наиболее сложное определить ширину проезжей части дороги на виражах, где определить перпендикулярность между точками измерения довольно сложно. В этом случае за действительную длину измеряемой величины принимается наименьше значение из 3-х измерений.
В случаи применения измерительных средств необходимо принимать во внимание и инструментальную погрешность. Например, при измерении толщины конструктивных слоев дорожных одежд с применением металлической линейки учитывается погрешность, определяемая по формуле:
Максимальная инструментальная погрешность измерения толщины (ΔХмах) конструктивного слоя дорожной одежды в этом случаи вычисляется по формуле:
Максимальное значение погрешности измерений в 1мм в некоторых случаях играет решающую роль на оценку соответствия толщины конструктивного слоя дорожной одежды. Однако следует учесть тот факт, что измерения специалистами центра ГБУ «ЦЭИИС» выполняются с более высокой точностью – погрешность измерения с использованием электронного штангенциркуля составляет не более 0,1мм.
Для получения результатов измерений наиболее точно описывающие действительную величину эксперты отдела проводят системой анализ полученных результатов. При выявлении расхождения между результатами измерений более чем на 15% выполняются дополнительные измерения на контролируемом участке, где выявлено расхождение, исключая при этом влияние человеческого фактора на измерения и появления грубых ошибок.
Не всегда требования ГОСТ и нормативно-технические документы регламентируют предельные отклонения измеряемый величины или степень достоверности полученных результатов. Проводя аналитический анализ с учетом нормативных требований к схожим процессам определения физических величин возможно разрабатывать внутренние регламенты и методики для выполнения измерений с необходимой или заданной точностью.
За 10 лет плодотворной работы по контролю качества автомобильных дорог и объектов дорожной инфраструктуры в Отделе обследования грунтов и конструктивных слоев ГБУ «ЦЭИИС» накоплен большой массив экспериментальных результатов измерений физических и физико-механических величин. На основании полученных результатов, с высокой степенью достоверности, специалистами отдела разработаны и приняты в работу внутренние процедуры по оценке соответствия измеренных величин к требованиям, предъявляемым к объекту контроля. Таким образом, разработанная методика выполнении государственной работы «Оценка соответствия класса бетона по прочности на сжатие конструктивного слоя дорожной одежды требованиям технических регламентов и проектной документации» учитывает различные схемы системного подхода при оценке соответствия фактического класса бетона по прочности на сжатия при получении значений отклонения в двух серий испытаний одной партии бетона в разном числовом диапазоне. Если фактическая прочность бетона на сжатие, полученная по результатам испытаний двух серий образцов, отличается более чем на 15% оценка соответствия фактического класса бетона проводится по каждой серии в отдельности, в соответствии с формулой:
И оценка соответствия фактического класса бетона по прочности на сжатие проводится для каждой точки отбора образцов в отдельности.
В случае, если значения фактической прочности бетона на контролируемом участке имеют минимальный размах значений – не более 15%, то оценка фактического класса бетона проводится для всей длины контролируемого участка дорожной одежды:
Существуют допуски к измерениям и погрешности, регламентируемые требованиями государственных стандартов. Например, при оценке ровности дорожного покрытия обработка данных и представление оценки результатов измерений выполняется с учетом требований действующего национального стандарта: ГОСТ Р 56925-2016 «Дороги автомобильные и аэродромы. Методы измерения неровностей оснований и покрытий».
Согласно приложению А (обязательное) ГОСТ Р 56925-2016 при измерениях ровности с применением трехметровой рейки и клинового промерника на участках, имеющих радиус выпуклой или вогнутой кривой должны учитываться значения поправок:
При статистической обработке числовых значений и выборе доверительных границ погрешности оценки измеряемой величины эксперты ГБУ «ЦЭИИС» принимают самые строгие критерии и поправки. В случаи получения результата измерений значительно отличающегося от среднего значения или получения результата измерений (испытаний) вызывающих сомнения в их достоверности и полученные под влиянием внешних, неучтенных фактов, проводятся повторные измерения с выбраковкой недостоверных результатов.
Однако учитывая вероятность грубых ошибок и случайных погрешностей опираться на полученные фактические значения не предоставляется возможным. Данные методы эксперты ГБУ «ЦЭИИС» применяют для проведения предварительного обследования состояния дорожных конструкций на протяженных участках, а полученные фактические значения используют как косвенный показатель контролируемого параметра. По результатам предварительного обследования выполняется серия контрольных измерений где вероятнее всего возможны отклонения от требуемого значения. Только на основании прямых измерений проводится оценка соответствия с учетом допустимый погрешности.
Ведущий инженер – эксперт
Отдела обследования грунтов и
конструктивных слоев дорожных одежд
ГБУ "ЦЭИИС"
С.Б. Казаков