3.3 Систематические погрешности

3.3.1 Классификация систематических погрешностей

Классификация систематических погрешностей приведена на рисунке 3.5., из которого видно, что они различаются по причинам возникновения и характеру изменения.

Рисунок 3.5 – Классификация систематических погрешностей

Дадим основные определения по признакам, вошедшим в классификацию.

Инструментальная погрешность измерения (аппаратная погрешность) - составляющая погрешности измерения, обусловленная погрешностью применяемого средства измерений

Внешняя погрешность (погрешность измерения из-за изменений условий измерения) - составляющая систематической погрешности измерения, являющаяся следствием неучтенного влияния отклонения в одну сторону какого-либо из параметров, характеризующих условия измерений, от установленного значения.

Этот термин применяют в случае неучтенного или недостаточно учтенного действия той или иной влияющей величины (температуры, атмосферного давления, влажности воздуха, напряженности магнитного поля, вибрации и др.); неправильной установки средств измерений, нарушения правил их взаимного расположения и др.

Погрешность метода измерений (методическая погрешность) - составляющая систематической погрешности измерений, обусловленная несовершенством принятого метода измерений.

Эта погрешность обусловлена:

− отличием принятой модели объекта измерения от модели, адекватно описывающей его свойство, которое определяется путем измерения;

− влиянием способов применения СИ. Это имеет место, например, при измерении напряжения вольтметром с конечным значением внутреннего сопротивления. В таком случае вольтметр шунтирует участок цепи, на котором измеряется напряжение, и оно оказывается меньше, чем было до присоединения вольтметра;

− влиянием алгоритмов (формул), по которым производятся вычисления результатов измерений. Вследствие упрощений, принятых в уравнениях для измерений, нередко возникают существенные погрешности, для компенсации действия которых следует вводить поправки;

− влиянием других факторов, не связанных со свойствами используемых средств измерений.

Иногда погрешность метода называют теоретической погрешностью.

Отличительной особенностью погрешностей метода является то, что они не могут быть указаны в документации на используемое СИ, поскольку от него не зависят; их должен определять оператор в каждом конкретном случае. В связи с этим оператор должен четко различать фактически измеряемую им величину и величину, подлежащую измерению.

Иногда погрешность метода может проявляться как случайная.

Субъективная погрешность измерения (субъективная погрешность) - составляющая систематической погрешности измерений, обусловленная индивидуальными особенностями оператора.

Встречаются операторы, которые систематически опаздывают (или опережают) снимать отсчеты показаний средств измерений. Иногда субъективную погрешность называют личной погрешностью или личной разностью.

В зависимости от характера измерения систематические погрешности подразделяют на постоянные, прогрессивные, периодические и погрешности, изменяющиеся по сложному закону.

Постоянные погрешности - погрешности, которые длительное время сохраняют свое значение, например, в течение времени выполнения всего ряда измерений. Они встречаются наиболее часто. Постоянные систематические погрешности возникают, например, при неправильной установке начала отсчёта, неправильной градуировке средств измерения. Эти погрешности сохраняются и при повторных измерениях. Поэтому их очень трудно обнаружить.

Прогрессивные погрешности - непрерывно возрастающие или убывающие погрешности. К ним относятся, например, погрешности вследствие износа измерительных наконечников, контактирующих с деталью при контроле ее прибором активного контроля. Другой пример: одно из коромысел весов находится ближе к источнику тепла, поэтому оно быстрее нагревается и удлиняется. Это приводит к систематическому сдвигу начала отсчёта и к монотонному изменению показаний весов.

Периодические погрешности - погрешности, значение которых является периодической функцией времени или перемещения указателя измерительного прибора. Например, периодическая погрешность может возникнуть, например, при круговой шкале, если её ось не совпадает с осью вращения.

Погрешности, изменяющиеся по сложному закону, происходят вследствие совместного действия нескольких систематических погрешностей.