В какой форме может быть выражена погрешность? Каковы основные составляющие погрешностей измерения?

Чем в метрологии характеризуют качество измерений?

Качество измерений характеризуется точностью, достоверностью, правильностью, сходимостью и воспроизводимостью измерений, а также размером допускаемых погрешностей.

Результат измерения физической величины − это значение величины, полученное путем ее измерения.

Точность − это качество измерений, отражающее близость их результатов к истинному значению измеряемой величины, т. е. близость к нулю погрешности измерений. Точность количественно оценивается величиной образной модулю относительной погрешности Е=I ∕׀d׀, где d − относительная погрешность.

Погрешность измерения − это отклонение результата измерения oт истинного (действительного) значения измеряемой величины.

Причинами погрешностей измерений могут быть различные внешние воздействия на средства и объект измерений (изменение температуры и давления, влияние электрического и магнитных полей, вибрация и т.п.); свойства измеряемого объекта; квалификация и состояние оператора. Настройка или смещение уровня настройки средства измерения в процессе эксплуатации, установка объекта измерения на измерительную позицию, процесс получения, преобразования и выдачи информации в измерительной цепи средства измерения также могут привести к появлению погрешностей измерений.

Достоверность измерений характеризует степень доверия к результатам измерения. Достоверность оценки погрешностей определяют на основе законом теории вероятностей и математической статистики. Это дает возможность для каждого конкретного случая выбирать средства и методы измерений, обеспечивающие получение результата, погрешности которого не превышают заданных границ с необходимой достоверностью.

Под правильностью измерений понимают качество измерений, отражающее близость к нулю систематических погрешностей в результатах измерений.

Сходимость − это качество измерений, отражающее близость друг к другу результатов измерений одной и той же величины, выполненных повторно одними и теми же средствами, одним и тем же методом в одинаковых условия, с одинаковой тщательностью. Сходимость измерений отражает влияние случайных погрешностей.

Воспроизводимость − это такое качество измерений, которое отражает близость друг к другу результатов измерений, выполняемых в различных условиях (в различное время, в различных местах, разными методами и средствами).

По форме выражения различают абсолютную и относительную погрешности измерений

Абсолютной называют погрешность измерений (∆), выраженную в тех же единицах, что и измеряемая величина.

∆=А – χ_ист

∆=А – χ_ист А – χ_д

где А - результат измерения;

χ_ист − истинное значение измеряемой величины;

χ_д − действительное значение измеряемой величины.

Относительная погрешность измерения δ представляет собой отношение абсолютной погрешности измерения к истинному (действительному) значению измеряемой величины и выражается в процентах или долях измеряемой величины.

δ=(А – χ_ист) ∕ χ_ист=∆ ∕ χ_ист

δ=[(А – χ_д) ∕ χ_д] х100%

Приведенная погрешность γ (измерительного прибора) − отношение абсолютное погрешности к нормирующему значению Xn

γ=∆ ∕ Xn

Нормирующее значение в зависимости от типа измерительного средства принимается равным верхнему пределу измерений (если нижний предел − нулевое значение односторонней шкалы), диапазону измерений (если шкала прибора симметрична относительно нуля).

В зависимости от условий и режимов измерения различают статическую и динамическую погрешности.

Статической называют погрешность, не зависящую от скорости измеряемой величины во времени.

Динамической называют погрешность, зависящую от скорости от скорости изменения измеряемой величины во времени. Возникновение динамической погрешности обусловлено инерционностью элементов измерительной цепи средства измерений.

В зависимости от характера проявления, возможностей устранения и причин возникновения различают систематическую и случайную погрешности.

Систематической ∆с называют составляющую погрешности измерений, остающуюся постоянной или закономерно изменяющеюся при повторных измерениях одной и той же величины.

Причинами возникновения систематических составляющих погрешности измерения (систематических погрешностей) являются: отклонения параметров реального средства измерения от расчетных значений, предусмотренных схемой, неуравновешенность некоторых деталей средства измерения относительно их оси вращения; упругая деформация деталей средства измерений, имеющих малую жесткость; погрешность градуировки или небольшой сдвиг шкалы; неравномерный износ направляющих устройства для базирования измеряемых деталей; износ рабочих поверхностей деталей средства измерений, с помощью которых осуществляется контакт звеньев механизма; неисправности средства измерений и т.д.

Случайной ∆° называют составляющую погрешности измерений, изменяющуюся случайным обратом при повторных измерениях, проведенных с одинаковой тщательностью, одной и той же физической величины.

Случайная погрешность возникает при одновременном воздействии многих источников, каждый из которых сам по себе оказывает незаметное влияние на результат измерений, но суммарное воздействие всех источников может оказаться достаточно сильным.

Как правило, при выполнении измерений случайные и систематические погрешности проявляются одновременно, поэтому погрешность измерения

∆ = ∆° + ∆с

Наибольшее и наименьшее значения погрешности измерений, ограничивающие интервал, внутри которого с заданной вероятностью находится искомое (истинное) значение погрешности результата измерения называются доверительными границами погрешности результата измерения.