1.15 Погрешности результата измерения, принципы их оценивания, суммирование погрешностей

Погрешность средств измерения и результатов измерения. В первую очередь погрешность измерений следует разделить на погрешность средств измерений и погрешность результатов измерений.

Погрешность результата измерений — это разница между результатом измерения X и истинным значением Q измеряемой величины D = X — Q. (1)

По характеру проявления погрешности делятся на: случайные, систематические, прогрессирующие и грубые.

Случайная погрешность — составляющая погрешности измерения, изменяющаяся случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины.

Систематическая погрешность — составляющая погрешности измерения, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же физической величины.

Прогрессирующая (дрейфовая) погрешность — это непредсказуемая погрешность, медленно меняющаяся во времени.

Грубая погрешность (промах) — это случайная погрешность результата отдельного наблюдения, входящего в ряд измерений, который для единых условий резко отличается от остальных результатов этого ряда.

По способу выражения измерения погрешности бывают: абсолютная, относительная, приведенная.

Абсолютная погрешность D выражается в единицах измеряемой величины.

Относительная погрешность — это отношение абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины.

Приведенная погрешность — это относительная погрешность, у которой абсол. погрешность средств измерений определена к условно принятому Q_N, постоянному во всем диапазоне измерений или его части.

где Q_N — нормирующее значение.

В зависимости от источника возникновения: инструментальная, методическая, субъективная.

Инструментальная погрешность обусловлена погрешностью применяемых средств измерения.

Методическая погрешность обусловлена: 1) отличием принятой модели объекта измерения от истинной;

2) влиянием способа применения способа измерения;

3) влиянием алгоритмов (формул, по которым производится вычисление результатов измерения).

Субъективная (личная) погрешность обусловлена погрешностью отсчета оператора, показаниям по шкалам средств измерения и диаграмм приборов.

По зависимости абсол. погрешности от значений измеряемой величины:

1) аддитивная D_а, не зависящая от измеряемой величины;

2) мультипликативная D_м, которая прямо пропорциональна измеряемой величине;

3) нелинейная D_N, имеющая нелинейную зависимость от измеряемой.

По влиянию внешних условий: основная и дополнительная погрешность.

Основная погр-ть — в нормальных условиях эксплуатации.

В зависимости от влияния, характера изменения измеряемых величин: статическая и динамическая погрешность.

Принципы оценивания:

Оценивание погрешностей производится с целью получения объективных данных о точности результата измерения. Точность результата измерения характеризуется погрешностью. Погрешность измерения описывается определенной математической моделью, выбор которой обуславливается имеющимися априорными сведениями об источниках погрешности, а также данными, полученными в ходе измерений. С помощью выбранной модели определяются характеристики и параметры погрешности, используемые для к-оли-чественного выражения тех или иных ее свойств.

Характеристики погрешности принято делить на точечные и интервальные. К точечным относятся СКО случайной погрешности и предел сверху для модуля систематической погрешности, к интервальным — границы неопределенности результата измерения. Если эти границы определяются как отвечающие некоторой доверительной вероятности, то они называютсядоверительными интервалами. Если же минимально возможные в конкретном случае границы погрешности оценивают так, что погрешность, выходящую за них, встретить нельзя, то они называются предельными (безусловными) интервалами.

В основу выбора оценок погрешностей положен ряд принципов. Во-первых, оцениваются отдельные характеристики и параметры выбранной модели погрешности. Это связано с тем, что модели погрешностей, как правило, сложны и описываются многими параметрами. Определение их всех весьма затруднительно, а иногда и невозможно. Кроме этого, в большинстве практических случаев полное описание модели погрешности содержит избыточную информацию, в то время как знание отдельных ее характеристик вполне достаточно для достижения цели измерения. Во-вторых, оценки погрешности определяют приближенно, с точностью, согласованной с целью измерения. Это обусловлено тем, что погрешности определяют лишь зону неопределенности результата измерения и их не требуется знать очень точно. В-третьих, погрешности оцениваются сверху, поэтому погрешность лучше преувеличить, чем преуменьшить, так как в первом случае снижается качество измерений, а во втором — возможно полное обесценивание результатов всего измерения. В-четвертых, поскольку стремятся получить реалистические значения оценки погрешности результата измерения, т.е. не слишком завышенные и не слишком заниженные, точность измерений должна соответствовать цели измерения. Излишняя точность ведет к неоправданному расходу средств и времени. Недостаточная точность в зависимости от цели измерения может привести к признанию годным в действительности негодного изделия, к принятию ошибочного решения и т. п.

Оценивание погрешностей может проводится до (априорное) и после (апостериорное) измерения. Априорное оценивание — это проверка возможности обеспечить требуемую точность измерений, проводимых в заданных условиях выбранным методом с помощью конкретных СИ. Оно проводится в случаях:

• нормирования метрологических характеристик СИ;

• разработки методик выполнения измерений;

• выбора средств измерений для решения конкретной измерительной задачи;

• подготовки измерений, проводимых с помощью конкретного СИ.

Апостериорную оценку проводят в тех случаях, когда априорная оценка неудовлетворительна или получена на основе типовых метрологических характеристик, а требуется учесть индивидуальные свойства используемого СИ. Такую оценку следует рассматривать как коррекцию априорных оценок.