Погрешность измерений

29-04-2015

Измерением является нахождение (определение) числового значения физической величины (ФВ) опытным путем посредством средств измерений. О том, какие существуют средства измерений, читайте в статье «Средства измерения в метрологии».

 

Кроме того, в материале «Реализация процессов измерения в метрологии: виды измерений» вы можете прочесть о том, по каким критериям измерения классифицируются и какие в связи с этим различают их виды (статические и динамические; прямые, косвенные, совокупные, совместные; абсолютные и относительные; и т.д.).

 

В настоящей статье определимся с другим моментом измерений – погрешностями.

 

 

Погрешность измеренийПогрешность измерений

 

То значение физической величины, которое получают в результате измерений, всегда хоть немного, но отличается от ее истинного значения. Данное отклонение носит название «погрешность».

 

Погрешности классифицируют по:

  • условиям проведения измерений;
  • источнику возникновения;
  • характеру измеряемой величины во времени;
  • характеру проявления;
  • способу выражения.

 

 

Условия проведения измерения

 

Различают следующие погрешности:

  • основная;
  • дополнительная.

 

Основная погрешность возникает в нормальных условиях использования СИ (влажность, температура и др.). Эти условия нормируются и отражаются в стандарте либо технических условиях (ТУ) и эксплуатационных документах.

 

Дополнительная погрешность – это когда одна или несколько влияющих величин отклоняются от нормального значения (например, повышение/понижение температуры окружающей среды). Значение такой погрешности также нормируется и отражается в отражается в эксплуатационных документах на средство измерения.

 

 

Источник возникновения погрешности

 

Выделяют погрешности:

  • метода;
  • инструмента;
  • оператора (субъективная).

 

Измерение в метрологииМетодическая погрешность возникает из-за несовершенства метода, а также приемов использования СИ. Примером может служить измерение мощности постоянного тока на основе показаний амперметра и вольтметра и при этом без учета мощности, которая данными приборами потребляется.

 

Причина инструментальной погрешности кроется в погрешности используемых СИ. К примеру, причина может крыться в неточной градуировке измерительного прибора.

 

Третья, субъективная погрешность возникает из-за несовершенства органов чувств оператора. Пример: слуховой контроль частоты методом биений.

 

 

Характер измеряемой величины во времени

 

Выделяют погрешности:

  • статические;
  • динамические.

 

Статическая погрешность возникает в случае измерений величины, постоянной во времени. Пример: определение напряжения постоянного тока, которое за время измерений не изменяется.

 

Динамическая погрешность возникает в случае, когда измеряется величина, изменяющаяся во времени. Пример: погрешность при измерении коммутируемого напряжения постоянного тока, которая обусловлена переходными процессами при коммутации, а, кроме того, ограниченным быстродействием измерительного прибора.

 

 

Характер проявления

 

Погрешности бывают:

  • систематическими;
  • случайными;
  • грубыми (промахи).

 

Измерение в метрологииСистематической является погрешность, которая постоянно или закономерно изменяется в процессе повторных измерений той же физической величины при одинаковых условиях измерения. Примеры: погрешность при определении сопротивления посредством ампервольтметра, которая обусловлена разрядом батареи питания прибора; несоответствие СИ эталону; случаи неправильной установки СИ (неуравновешенность, наклон); измеряемый объект не соответствует предположению о его свойствах (в нем есть пустоты и др.).

 

Случайная погрешность, как понятно из названия, имеет случайный характер при повторных измерениях той же физической величины в тех же условиях измерения. Такого рода погрешности могут быть вызваны большим числом неконтролируемых величин, оказывающих влияние на процесс измерений. Пример: погрешность отсчета в процессе некоторого числа повторных измерений; скачки напряжения; дуновение ветра; неровности на поверхности объекта и др. При многократном повторении опыта влияние таких погрешностей можно уменьшить.

 

Грубая погрешность значительно превышает погрешность, ожидаемую при данных измерениях.

 

Способ выражения

 

Различают следующие погрешности:

  • абсолютная;
  • относительная;
  • приведенная.

 

Первая – это разность между полученным результатом измерения и истинным* значением измеряемой величины.

 

Вторая – отношение абсолютной погрешности к истинному* значению измеряемой величины.

 

* Так как истинное значение измеряемой величины неизвестно, на практике используется ее действительное значение. Последнее находят экспериментальным путем, при этом используются более точные методы и средства измерений. Обычно как действительные принимаются показания образцовых СИ.

 

Приведенная погрешность является отношением абсолютной погрешности к нормирующему значению. Нормирующее – это установленное значение ширины диапазона либо определенное значение, к которому относится выражение значения характеристики.

 

 

Точность измерений

 

С понятием погрешности связано в том числе понятие «точность результата измерений». Точность результата измерений отражает близость погрешности к нулю. Считается, что чем погрешность меньше, тем более точны измерения.