Разница между результатами измерения и истинным значением измеряемой величины называется погрешностью измерения.

Погрешности измерения

При анализе измерений следует четко разграничивать два понятия: истинные значения физических величин и их эмпирические проявления – результаты измерений.

Истинные значения физических величин – это значения, идеальным образом отражающие свойства данного объекта как в количественном, так и в качественном отношении. Они не зависят от средств нашего познания и являются той абсолютной истиной, к которой мы стремимся, пытаясь выразить их в виде числовых значений.

Результаты измерений, напротив, являются продуктами нашего познания. Представляя собой приближенные оценки значений величин, найденные путем измерения, они зависят не только от них, но ещё и от метода измерения, от технических средств, с помощью которых проводятся измерения, и от свойств органов чувств наблюдателя, осуществляющего измерения.

Разница между результатами измерения и истинным значением измеряемой величины называется погрешностью измерения.

Причиной отклонения истинного значения измеряемой величины от результата измерения могут быть самые различные факторы.

Во-первых, погрешность может быть связана с несовершенством применяемого метода измерения (методическая погрешность).

Во-вторых, погрешность может быть обусловлена несовершенством используемых средств измерения (инструментальная погрешность), а также условий проведения измерения (влияние различных внешних факторов).

Инструментальная погрешность подразделяется на основную и дополнительную.

Основной погрешностью называется погрешность средств измерений в условиях, которые установлены нормативно-техническими документами как нормальные для данных измерений. Дополнительными погрешностями называют изменения погрешности средства измерений, вызванные отклонениями влияющих величин от нормальных значений или их выходом за пределы нормальных областей значений (к влияющим величинам относятся также и неинформативные параметры входных сигналов).

Погрешность может возникнуть из-за индивидуальной физиологии оператора (близорукость или наоборот дальнозоркость и т.п.) – это так называемая субъективная погрешность.

Среди инструментальных погрешностей в отдельную группу выделяются погрешности схемы, не связанные с неточностью изготовления средств измерения и обязанные своим происхождением самой структурной схеме средств измерений (и, в частности, его кинематической схеме) и свойствам образующих его элементов, и технологические погрешности, появляющиеся вследствие несовершенства изготовления элементов.

В зависимости от закономерности проявления погрешности могут быть систематические и случайные.

Систематическая – это такая погрешность, когда определенная составляющая часть погрешности остается постоянной или изменяется закономерно при всех повторных измерениях одной и той же величины. Или другими словами это погрешность, причины и закон изменения которой известен.

Случайная – погрешность, при которой изменяется составляющая часть погрешности случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины.

К разряду погрешностей следует отнести грубые погрешности или промахи.

Грубая погрешность измерения – погрешность, существенно превышающая ожидаемую. Результаты с грубыми погрешностями обнаруживают с помощью специальных статистических критериев и исключают из рассмотрения. Промах – следствие неисправности средства измерений, нарушение правил его применения, ошибочного считывания показаний, их записи, и т. п. Промахи обнаруживаются непосредственно в процессе выполнения измерений.

В некоторых случаях в процессе измерения происходит отклонение реальной характеристики СИ от номинального значения. При этом возникают аддитивная (не зависящая от измеряемой величины; «нулевая» погрешность) и мультипликативная (зависящая от измеряемой величины) погрешности.

а) б)

Рис. 1. Аддитивная а) и мультипликативная б) погрешности

Погрешности всех типов измерения представляются и нормируются в определенной форме.

Абсолютная погрешность равна разности между значением, полученным при измерении, и его истинным значением:

,

где x – полученное (измеренное) значение,

x _ист – истинное значение измеряемой величины.

Относительная погрешность:

или

как правило выражается в процентах.

Для сравнения приборов и устройств с различными пределами измерения вводится понятие приведённой погрешности

,

где x _ном – нормирующее значение.

За нормирующее значение x _ном принимается:

- наибольшее или предельное значение измеряемой величины;

- сумма модулей пределов измерения, если нулевая отметка расположена внутри диапазона измерения;

- модуль разности пределов измерений, если принята шкала с условным нулём (температура ─ 50°..0°..+50° С).

Сопоставление приборов по точности измерения осуществляется через так называемый класс точности – он выражается через максимальное значение приведённой погрешности.

Погрешности измерительных средств принято подразделять на статические, имеющие место при измерении постоянных величин после завершения переходных процессов в элементах приборов и преобразователей, и динамические, появляющиеся при измерении переменных величин и обусловленные инерционными свойствами средств измерений. Более подробным источником определения погрешностей является ГОСТ 8.009–84 «ГСИ. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений».

Существует государственная система обеспечения единстваизмерений. Она обеспечивает сопоставимость результатов измерений, проведённых в разных местах, разное время, разными людьми.Единство измерений обеспечивается единообразием средств и методик выполнения измерений. Единство измерений

контролируется специальной метрологической службой государства. Она возглавляется Государственным стандартом страны (РФ). Все измерительные средства проходят поверку – определение погрешностей измерения. Поверка осуществляется метрологическими органами

Поверка – один из элементов цепи передачи размеров единицы физической величины от эталона к рабочему инструменту измерения.

Поверка – это сличение показаний средства измерения с показателями более точного средства измерения.

Поверка может быть поэлементной и комплектной. Поэлементная предусматривает, что все элементы прибора поверяются по отдельности, а комплектная – вместе.Все средства измерения делятся на эталонные, образцовые и рабочие средства измерения

Эталоны: первичные, вторичные и специальные.

Первичный эталон воспроизводит единицу измерения физической величины с максимальной точностью.

Вторичный эталон служит для организации поверочных работ и сохранности первичного.

Специальный находится в особых условиях, копируетпервичный.

Вторичные эталоны подразделяются на эталоны-свидетели, эталоны-копии, эталоны сравнения, рабочие эталоны.

Образцовые средства измерений поверяются по рабочим эталонам и передают размеры физических величин рабочим средствам. В зависимости от класса точности образцовые средства подразделяются на разряды.

Рабочие средства применяются для измерения и не связаны с передачей размера единиц физических величин.

Службы Госстандарта включают в себя ряд научно-исследовательских институтов в городах: Москва, Санкт-Петербург, Казань, Екатеринбург, а также ряд структурных региональных, городских подразделений. В частности-«ЦСМиС РБ» - центр стандартизации, метрологии и сертификации республики Башкортостан.