1.4. Качество измерения

Характеризуется погрешностью измерения, сходимостью и воспроизводимостью результатов измерения.

Погрешность измерения – отклонение результата измерения от истинного значения, в качестве которого на практике применяется результат измерения величины на более точном приборе.

Сходимость результатов измерения – это близость результатов многократных измерений, выполненных на одном приборе в одних и тех же условиях.

Воспроизводимость результатов измерений – близость результатов измерений, выполненных на разных приборах в разных условиях, но приведенных к нормальным условиям измерения.

1.5. Погрешности измерений

Классифицируются по следующим признакам.

1. По характеру проявления: систематические, случайные, дрейфовые и грубые.

Систематические – погрешности, постоянные по значению или изменяющиеся по определенному закону, известному или неизвестному.

Случайные погрешности, изменяющиеся случайным образом при многократных измерениях одного и того же объекта или величины.

Дрейфовые – медленно изменяющиеся во времени случайные погрешности.

Грубые – погрешности, резко выделяющиеся среди других при многократных измерениях.

2. По форме представления: абсолютные, относительные и приведенные.

Абсолютная погрешность   разность между результатом измерения х и истинным значением измеряемой величины х_и. Она выражается в единицах физической величины и имеет знак + или .  = х  х_и.

Относительная погрешность – отношение абсолютной погрешности к результату измерения. Она часто выражается в %. .

Приведенная погрешность – отношение абсолютной погрешности к определенному значению х_N, в качестве которого принимается длина шкалы средства измерения, выраженная диапазоном показаний шкалы либо длиной шкалы в мм.

3. По источнику происхождения: инструментальные, субъективные, методические и внешние.

Инструментальная погрешность – погрешность средства измерения, обусловленная его техническим несовершенством.

Субъективная – это погрешность, происходящая от человека – оператора, производящего измерения. Она обусловлена его квалификацией, прилежностью и другими его качествами.

4. Внешние погрешности происходят от несоблюдения нормальных условий измерения, нормированные национальным стандартом, в котором указаны номинальные значения влияющих величин с предельными отклонениями.

Влияющая величина – физическая величина, не подлежащая измерению данным средством измерения, но влияющая на результат измерения. В зависимости от принципа действия средства измерения устанавливаются влияющие величины и их предельные значения, зависящие от необходимой точности измерения.

Для измерения геометрических величин установлены национальным стандартом России следующие значения влияющих величин, определяющих нормальные условия измерения: температура окружающей среды 20С, давление 101625 Па, относительная влажность 60%. Последние две величины имеют значение для пневматических средств измерения. Для электрических средств измерения к вышеуказанным следует добавить предельные значения напряженности окружающих магнитного и электрических полей и др.

В связи с вышеизложенным различают основную и дополнительную погрешности измерений.

Основная погрешность – это погрешность, возникающая при соблюдении нормальных условий измерения.

Дополнительная погрешность – это погрешность, обусловленная отклонениями влияющих величин от их предельных значений. Дополнительная погрешность является систематической и, как правило, может быть установлена и учтена поправкой. Так, несоблюдение стандартной температуры при измерении размера детали d приводят к дополнительной погрешности, определяемой по зависимости

 = d [_д (_д  20)  _и (_и  20)],

где _д и _и  соответственно коэффициенты линейного расширения материалов измеряемой детали и средства измерения; _д и _и  их температуры в градусах в момент измерения детали.

Методическая погрешность заложена в самом методе измерения. Например, измерение диаметра вала посредством измерения длины его окружности по зависимости содержит методическую погрешность, зависящую от того, сколько знаков после запятой взято в числе .

5. По зависимости погрешности от результата измерения погрешности измерений делятся на аддитивные, мультипликативные и нелинейные.

Аддитивная погрешность постоянная и не зависит от результата измерения

Мультипликативная линейно зависит от результата измерения по формуле  = a + bx, где a и b  постоянные числа, x  результат измерения.

Нелинейная погрешность связана с результатами измерения нелинейной функцией (рис.1.1).

Р и с. 1.1. Зависимости аддитивной (а), мультипликативной (б)

и нелинейной абсолютных погрешностей от результатов измерения х