2.4 Погрешности средств измерений.

Основной постулат метрологии

Главной особенностью измерительной процедуры является то, что при ее повторении отсчет каждый раз получается разным. На основании громадного опыта практических измерений, накопленного к настоящему времени, может быть сформулировано следующее утверждение, называемое основным постулатом метрологии: отсчет является случайным числом. На этом постулате, который легко поддается проверке и остается справедливым в любых областях и видах измерений, основана вся метрология.

Точность результата измерений зависит от качества средств измерений: чем точнее средство измерений, тем точнее результат.

ГОСТ Р ИСО 9000-2008 «Система менеджмента качества. Основные положения и словарь» определяет систему управления измерениями: совокупность взаимосвязанных или взаимодействующих элементов, необходимых для достижения метрологического подтверждения пригодности и постоянного управления процессами измерения (рисунок 8).

Рисунок 8 - Обеспечение качества процессов измерения в соответствии с ГОСТ Р ИСО 9000-2008 «Система менеджмента качества. Основные положения и словарь»

По окончании измерения необходимо получить не только значение физической величины, но и оценить точность результата измерения. Количественной мерой точности служат характеристики погрешности результата измерений. Классификация погрешностей измерений приведена на рисунке 9.

Рисунок 9 - Классификация погрешностей измерений

Абсолютной погрешностью  результата измерения называется разность между результатом измерения X и истинным значением измеряемой величины X_и:

 = X – X_и. (1.1)

Поскольку истинное значение Xи неизвестно, погрешность находят по приближенной формуле

Δ ≈ X – X_д, (1.2)

где X_д – действительное значение измеряемой величины, заведомо более точное, чем X.

Относительной погрешностью δ результата измерения называют отношение абсолютной погрешности Δ к значениям X_д или X, выраженное в долях или процентах:

, (1.3)

или

(1.4)

В зависимости от источника возникновения погрешности результата измерения различают инструментальную Δ_и, методическую Δ_мет и субъективную Δ_суб составляющие этой погрешности:

Δ = Δ_и + Δ_мет + Δ_суб (1.5)

Инструментальные /приборные погрешности — погрешности, которые определяются погрешностями применяемых средств измерений и вызываются несовершенством принципа действия, неточностью градуировки шкалы, ненаглядностью прибора.

Методические погрешности — погрешности, обусловленные несовершенством метода, а также упрощениями, положенными в основу методики.

Субъективные /операторные/ личные погрешности — погрешности, обусловленные степенью внимательности, сосредоточенности, подготовленности и другими качествами оператора.

Случайная погрешность — погрешность, меняющаяся (по величине и по знаку) от измерения к измерению. Случайные погрешности могут быть связаны с несовершенством приборов (трение в механических приборах и т. п.), тряской в городских условиях, с несовершенством объекта измерений (например, при измерении диаметра тонкой проволоки, которая может иметь не совсем круглое сечение в результате несовершенства процесса изготовления), с особенностями самой измеряемой величины (например при измерении количества элементарных частиц, проходящих в минуту через счётчик Гейгера).

Систематическая погрешность — погрешность, изменяющаяся во времени по определённому закону (частным случаем является постоянная погрешность, не изменяющаяся с течением времени). Систематические погрешности могут быть связаны с ошибками приборов (неправильная шкала, калибровка и т. п.), неучтёнными экспериментатором.

Прогрессирующая (дрейфовая) погрешность — непредсказуемая погрешность, медленно меняющаяся во времени. Она представляет собой нестационарный случайный процесс.

Грубая погрешность (промах) — погрешность, возникшая вследствие недосмотра экспериментатора или неисправности аппаратуры (например, если экспериментатор неправильно прочёл номер деления на шкале прибора или если произошло замыкание в электрической цепи).