ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ

Узнать истинное значение измеряемой величины нельзя, так как результаты измерений не свободны от погрешностей. Поэтому измерения одной и той же постоянной  величины при сохранении одних и тех же внешних условий часто  дают неодинаковые результаты, отличающиеся на небольшое значение. Качество средств и результатов измерений принято характеризовать, указывая их погрешности.  Введение понятия «погрешность» требует определения и четкого разграничения трех понятий: истинного и действительного значений измеряемой физической величины и результата измерений. Понятие «погрешность» — одно из центральных в метрологии, где используются понятия «погрешность результата измерения» и «погрешность средства измерения». 

Погрешность результата измерения – это отклонение результата измерения   от истинного  (действительного) значения измеряемой величины. 

Погрешность средства измерений – это разность между показанием средства измерений и истинным (действительным) значением измеряемой физической величины.

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

Истинное значение физической величины может быть соотнесено с понятием абсолютной истины. Оно может быть получено только в результате бесконечного процесса измерений с бесконечным совершенствованием методов и средств измерений. Оно не зависит от средств нашего познания и является той абсолютной истиной, к которой мы стремимся, пытаясь выразить её в виде числовых значений. Истинное значение величины неизвестно, его применяют только в теоретических исследованиях.

На практике это абстрактное понятие приходится заменять понятием «действительное значение».

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

Результат измерения физической величины – это значение  величины, полученное путем ее  измерения.

Таким образом, погрешность измерения определяют по формуле

изм = Cизм -CД,

где Cизмизмеренное значение величины;  CД – действительное значение величины.

Погрешности результатов измерений (или просто погрешности измерений) и погрешности средств измерений во многом близки друг к другу и по характеру проявления классифицируются на систематические, случайные и промахи (грубые).

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

В зависимости от характера измерения систематические погрешности подразделяют на постоянные, прогрессивные, периодические и погрешности, изменяющиеся по сложному закону.

Постоянные погрешности – это погрешности, которые длительное время сохраняют свое значение, например, в течение времени выполнения всего ряда измерений.



Они встречаются наиболее часто. Эти погрешности либо увеличивают результат каждого измерения, либо уменьшают его на одну и ту же величину. Например, если измерительную головку установить на нуль по концевой мере, действительный размер ко

торой меньше номинального на 1 мкм, то при всех измерениях будет погрешность 1 мкм со знаком минус.

Прогрессивные погрешности – это непрерывно возрастающие или убывающие погрешности. К ним относятся, например, погрешности вследствие износа измерительных наконечников, контактирующих с деталью при  контроле ее прибором активного контроля.

Периодические погрешности – это погрешности, значение которых является периодической функцией времени или перемещения указателя измерительного прибора.

Погрешности, изменяющиеся по сложному закону, возникают вследствие совместного действия нескольких систематических погрешностей.

Влияние систематических погрешностей можно устранить, если ликвидировать причины их появления или внести в результат измерений поправку, равную величине погрешности, но с обратным знаком, как, например, это делается, когда известно, что часы уходят вперед на 3 минуты.

Случайной погрешностью  называется составляющая погрешности результата измерения, изменяющаяся случайным образом (по знаку и значению) при повторных измерениях, проведенных с одинаковой тщательностью, одной и той же физической величины.

Случайные погрешности вызываются многочисленными случайными причинами: влиянием неодинаковости измерительного усилия, влиянием зазора между деталями измерительного прибора, погрешностью при отсчете показаний  прибора, неточностью установки измеряемого изделия относительно измерительного устройства и другими.

В отличие от систематических случайные погрешности нельзя исключить из результатов измерений путем введения поправки, однако, их можно существенно уменьшить, увеличив число наблюдений.

Таким образом, случайные погрешности неизбежны, неустранимы и всегда присутствуют в результате измерения. Описание случайных погрешностей возможно только на основе теории случайных процессов и математической статистики.

Промах – это погрешность результата отдельного измерения, входящего в ряд измерений, которая для данных условий резко отличается от остальных результатов этого ряда.  Промахи, как правило, возникают из-за ошибок или неправильных действий оператора (его психофизиологического состояния, неверного отсчета, ошибок в записях или вычислениях, неправильного включения приборов или сбоев в их работе и др.). Возможной причиной возникновения промахов также могут быть резкие кратковременные изменения условий проведения измерений. Если промахи обнаруживаются в процессе измерений, то результаты, их содержащие, отбрасывают.

Иногда вместо термина «промах» применяют термин «грубая погрешность измерений».