4.1.3. Виды погрешностей

В зависимости от закономерности проявления различают случайные (_случ), грубые, систематические погрешности (_систем) и неисключаемые систематические погрешности (НСП) - . Общая погрешность измерений  выражается формулой:

 = _систем +  _случ + 

Случайная погрешность – это погрешность, которая изменяется случайным образом при повторных измерениях и зависит от несовершенства методов и техники измерений. Если при повторных наблюдениях получают практически одинаковые результаты, это свидетельствует только о недостаточной чувствительности измерительных приборов. Результаты, которые полностью совпадают, и результаты, которые слишком отличаются друг от друга, указывают на неточность измерений. Поэтому необходимым условием измерения является получение результатов, которые немного отличаются друг от друга.

Систематическая погрешность - это погрешность, которая остается постоянной или закономерно изменяется в процессе выполнения измерений. Данную погрешность можно обнаружить только при поверке средства иземрения путем сравнения с более точным.

Грубая погрешность - это погрешность, которая появляется в процессе эксперимента и существенным образом превышает ожидаемые погрешности при данных условиях эксперимента, свойствах примененных средств измерения и метода, который используется. Причиной появления таких погрешностей могут быть неверные действия экспериментатора.

Неисключаемые систематические погрешности (НСП) остаются после исключения из результатов наблюдения систематических погрешностей. Они могут возникать вследствие следующих факторов:

а) наличие отклонений в систематических погрешностях от постоянного значения. Эти отклонения могут носить случайный характер и потому такие НСП учитываются в результате измерений наряда со случайными погрешностями.

б) наличие в результате измерения неизвестных систематических погрешностей средства измерений, метода, модели и т.п. Такие погрешности тяжело обнаружить, поэтому они учитываются при разработке методик выполнения измерений и не оцениваются в практических измерениях.

4.1.4. Уменьшения погрешности измерений

Уменьшения погрешности, а следовательно повышение точности измерений, сводится к исключению грубых и систематических погрешностей и снижению влияния случайных погрешностей и неисключаемых систематических погрешностей.

Сначала, при обработке экспериментальных данных, стремятся исключить грубые погрешности. Часто их легко определить из-за резкого отклонения от данных других наблюдений. Однако при выполнении многократных наблюдений тяжело определить погрешность измерения является грубой ошибкой или она вызвана случайным разбросом полученных результатов. В этом случае используют метод математической статистики. Вычисляют интервал, в котором все значения наблюдений должны находиться с высокой степенью вероятности, и если некоторые из экспериментальных данных выходят за него, то они считаются грубыми ошибками, которые не учитываются при получении результата измерений.

Выявления, оценка и устранения известных систематических погрешностей из результата измерений является важной задачей. Обычно систематическую погрешность выявляют путем анализа условий и методов измерений. Систематические погрешности устраняют следующим образом:

1. Прежде всего стараются исключить источник погрешности до начала измерений путем выявления и устранения причин их возникновения.

2. Повышением точности средства измерения или внесением поправок в результат измерения.

Случайные погрешности полностью исключить невозможно. Поэтому на практике стараются снизить их влияние на результат измерения. Для этого увеличивают количество наблюдений n, поскольку случайная погрешность обратно пропорциональная , то за результат измерений принимают среднее арифметическое полученных результатов наблюдений.

Неисключаемая систематическая погрешность - это систематическая погрешность, которую не удается устранить вышеперечисленными способами. Для выявления НСП выполняются экспериментальные исследования на стадии разработки методики выполнения измерений. Для этого: проводят измерения другим, максимально отличающимся методом и сравнивают результаты; резко изменяют условия наблюдений (используют другие экземпляры средств измерений, изменяют оператора, изменяют время наблюдений); проводят сравнения результатов с данными, полученными на более точных средствах измерения.