Погрешности измерений. Виды погрешностей

Под качеством измерений понимают совокупность свойств, обуславливающих получение результатов с требуемыми точностными характеристиками, в необходимом виде и в установленные сроки. Качество измерений характеризуется такими показателями, как точность, правильность, достоверность, сходимость и воспроизводимость.

Под точностью измерений понимают степень приближения результатов измерений к истинному значению измеряемой величины. Термин точность применим лишь для сравнения результатов или относительной характеристики методов измерений, например, точность измерения длины с помощью микрометра больше, чем при измерении с помощью штангенциркуля.

Понятие точность измерений не имеет строгого определения и используется для качественного сравнения измерений. Для количественной оценки используется понятие погрешность измерений.

Погрешность измерений – это отклонение результата измерения от действительного значения измеряемой величины.

В зависимости от формы выражения различают:

- абсолютную погрешность, которая определяется как разность

;

где х_и – измеренное значение величины;

х_д – действительное значение измеряемой величины;

- относительную погрешность определяют как отношение

;

- приведенную погрешность

;

где х_N – нормирующее значение величины (например, максимальное значение измеряемой величины).

В зависимости от поведения погрешности при многократных измерениях одной и той же физической величины:

- систематическая погрешность (Δ_с) — это составляющая общей погрешности, которая остается постоянной или закономерно изменяется при повторных измерениях одного и того же параметра;

- случайная погрешность (Δ⁰) - это составляющая общей погрешности, которая изменяется при повторных измерениях одного и того же параметра случайным образом;

- грубые промахи возникают из - за ошибочных действий оператора, неисправности средства измерения или резких изменений условий измерений.

Поскольку случайная и систематическая погрешности проявляются одновременно общую погрешность определяют как

Δ = Δ_с+ Δ°.

Случайные погрешности нельзя исключить полностью, но их влияние может быть уменьшено путем обработки результатов измерений. Для этого должны быть известны вероятностные и статистические характеристики (закон распределения, закон математического ожидания, среднее квадратическое отклонение, доверительный интервал и доверительная вероятность).

В отличие от случайной погрешности, выявленной в целом вне зависимости от ее источников, систематическая погрешность рассматривается по составляющим в зависимости от источников ее возникновения, причем различают

- инструментальные погрешности (Δ_инст) - возникают из-за несовершенства средств измерений. Термометр: неточность написания шкалы, смещение шкалы, неточность заполнения, смещение нулевой точки;

- методические погрешности (Δ_мет) - обусловлены несовершенством методов измерения. Они могут быть вызваны погрешностью усреднения измеряемой физической величины в пространстве и во времени (определение средней температуры мартеновской печи);

- субъективные погрешности (Δ_суб) - связаны с индивидуальными особенностями оператора. Как правило, эти погрешности возникает из - за ошибок в отсчете показаний и неопытности оператора.