Виды погрешностей измерений

К настоящему времени наибольшее развитие получила теория измерений, основанная на понятии погрешность и являющаяся основой для подавляющего количества действующих в России нормативных документов в области метрологии.

Любое измерение есть процесс сравнения. Процедура нахождения отношения размера физической величины к размеру той же величины, принятому за единицу, может быть записана в математической форме

x = Q/[Q] (1.1)

где Q – размер измеряемой физической величины; [Q] – размер физической величины, принятый за единицу. Уравнение (1.1) называют уравнением измерения.

Теоретически отношение двух размеров, согласно (1.1), должно быть вполне определенным неслучайным числом q. На практике сравнение этих размеров между собой происходит в условиях влияния множества случайных и неслучайных обстоятельств, точно учесть которые невозможно.

Поэтому при измерении одной и той же величины постоянного размера результат сравнения х получается все время разным. Значение физической величины, полученное в результате сравнения, является оценкой физической величины в принятых для измерения данной величины единицах. Истинное значение измеряемой величины существует, но определить его невозможно. При этом различают истинное и действительное значения измеряемой физической величины и результат измерения. Далее будут приводиться термины и определения, установленные в РМГ 29-99 «ТСИ. Метрология. Основные термины и определения».

Истинное значение физической величины – это значение физической величины, которое идеальным образом характеризует в количественном и качественном отношении соответствующую физическую величину.

Действительное значение физической величины – значение физической величины, полученное экспериментальным путем и настолько близкое к истинному значению, что в поставленной измерительной задаче может быть использовано вместо него.

Результат измерения – значение величины, полученное путем ее измерения. Результат измерения представляет собой приближенную оценку истинного значения величины.

Качество средств и результатов измерений характеризуют, указывая их погрешности. Погрешность результата измерения (погрешность измерения) – это разница между результатом измерения X и истинным (действительным) значением Q измеряемой величины:

Δ = Х – Q. (1.2)

Погрешность указывает границы неопределенности значения измеряемой величины. На практике вместо истинного значения величины используется ее действительное значение. За действительное значение при однократных измерениях часто принимают значение, полученное с помощью более точного, эталонного средства измерений, при многократных измерениях – среднее арифметическое ряда отдельных измерений, входящих в данный ряд. В зависимости от решаемой задачи могут использоваться и другие значения.

Погрешность СИ – разность между показаниями СИ и истинными (действительными) значениями ФВ.

Из определения погрешности не следует, что она состоит из каких-либо составляющих. Деление погрешности на составляющие, которое будет рассматриваться далее, введено для удобства обработки результатов измерений. Различают несколько видов погрешностей, из которых в конечном итоге складывается общая погрешность измерения.

Погрешности классифицируют в зависимости от способа выражения, причины возникновения и других признаков (табл.)