1.8 Причины возникновения погрешностей

Основными причинами возникновения погрешностей являются: несовершенство методов измерений, технических средств, применяемых при измерениях, органов чувств человека, условия проведения измерений.

Все эти факторы влияют на суммарную погрешность измерения. Суммарную погрешность измерения можно разделить на две составляющие: систематическую и случайную погрешности.

Систематическая погрешность формируется за счет тех факторов, которые остаются постоянными или закономерно изменяются при повторных измерениях одной и той же величины. Одной из распространенных систематических погрешностей является погрешность градуировки, т.е. погрешность нанесения делений на шкалу измерительного прибора. Данная погрешность легко выявляется, составляется таблица поправок, которая используется при определении результата измерений.

Систематические погрешности могут вызываться недостаточно точным исполнением принятого принципа и метода измерений, конструктивными недостатками средства измерения (например, инерционностью механизмов средства измерения, «не поспевающего» за изменениями измеряемой физической величины). Постоянные систематические погрешности, если они известны и их значения внесены в качестве поправок в нормативно-техническую документацию на средства измерения, учитываются в каждом из результатов измерений.

Случайная погрешность формируется за счет факторов, проявляющих себя случайным образом (хаотически, непредсказуемо) при повторных измерениях одной и той же величины.

Случайные погрешности зависят от точности прибора, опытности наблюдателя, точности учета влияния внешних условий и т.п. Чем точнее прибор, опытнее наблюдатель, и т.п., тем меньше будут и случайные погрешности. Но сколь совершенны ни были бы измерения, случайные погрешности не возможно исключить из результата измерений, но их влияние можно уменьшить с помощью многократных измерений искомой величины, с последующим определением характеристик случайной погрешности методами математической статистики.

1.9 Выбор числа измерений

Цель любого измерения – это получение результата измерений с оценкой истинного значения измеряемой величины. Для чего проводится обработка результатов измерений. В большинстве случаев обработка результатов измерений проводится с помощью вероятностно – статистических методов, известных из курсов теории вероятности и математической статистики.

Вопрос, сколько измерений необходимо произвести, чтобы считать их результаты вполне надежными, однозначного решения не имеет. Все зависит от целей организуемых измерений, ответственности их результатов для оценки состояния объекта измерений, а также от степени исключения систематических погрешностей измерений. Здесь возможны четыре варианта.

1 Однократные измерения (1 – 3 измерения) допустимы только в порядке исключения, так как они по существу не позволяют судить о достоверности измерительной информации.

2 Если принять, что в погрешности результата измерений роль систематической погрешности пренебрежимо мала по сравнению со случайной погрешностью, то при определении необходимого количества измерений следует исходить из возможности проведения статистической обработки результатов измерений. Уже при 25 … 30 измерениях оценки их результатов являются достоверными.

3 Если метрологически объект измерений предварительно не исследовался, и кроме расчетных значений величин о нем мало что известно, то число измерений должно быть увеличено до 50 … 100.

4 Если необходимо установить закон распределения оцениваемых величин число измерений необходимо увеличить на порядок (500 … 1000).

Главная цель увеличения числа измерений состоит в уменьшении случайной составляющей погрешности результата измерений, и следовательно, в наилучшем приближении результата к истинному значению величины.