Характеристиками средств измерений

Погрешности измерений по характеру причин их появления де-лятся на систематические и случайные.

Кроме того, в процессе измерения могут появиться очень большие (грубые) погрешности – промахи. Они, как правило, при обработке ре-зультатов измерений отбрасываются и здесь рассматриваться не будут.

С и с т е м а т и ч е с к и е п о г р е ш н о с т и – погрешности, остаю-щиеся постоянными или изменяющиеся по определенному закону при повторных измерениях одной и той же величины.Они могут быть изучены и окончательный результат измерения (в той или иной степени) может быть уточнен внесением поправок либо скомпенсирован в процессе самого измерения (дифференциальные методы измерений).

С л у ч а й н ы е п о г р е ш н о с т и – погрешности, величина и характер которых изменяются при повторных измерениях одной и той же величины непредсказуемым (случайным) образом. Они не могут быть исключены из результатов измерений как это происходит с системати-ческими погрешностями, однако проведением определенного множества повторных измерений и дальнейшей статистической обработкой ре-зультатов измерений можно получить значение измеряемой ФВ с до-статочной степенью достоверности.

В отечественной метрологической науке установилось понятие “по-грешности измерения” как разности между результатом измерения и истинным значением измеряемой величины. Но в зарубежной метро-логической литературе часто вместо термина “погрешность измерения” применяют термин “неопределенность измерений” (или кратко “неопре-деленность”). Однако в тех публикациях, где пытаются дать определение этого “нового” понятия нет четкого согласия относительно его смысла и характеристик. Приводимые определения (толкования) понятия “неопре-деленность” и его связи с понятием “погрешность измерения” позволяют проанализировать целесообразность и обоснованность замены в метро-логии понятия “погрешность измерения” понятием “неопределенность”.

Видимо, необходимо разграничить два этих термина: неопределенность

выражает в о з м о ж н о е отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины. Количественно неопределенность можно представить как интервал (скорее “облако”) значений вокруг результата измерений или вокруг истинного значения измеряемой величины, соответствующий определенной вероятности; погрешность же, как сказано выше, это случайная величина или случайный процесс, отражаемые своими вероятностными или статистическими характеристиками.

Таким образом получается, что “принципиальное” различие между “погрешностью” и “неопределенностью” касается чисто теоретических, скорее даже философских аспектов. Как только переходят к вопросам практики, приходится связывать неопределенность с теми или иными характеристиками погрешности измерений как случайной величины.

Однако имеются ситуации, когда понятие “неопределенность” может быть удобным. В задачах лабораторных измерений высшей точности требуется оценивать истинное значение измеряемой величины (например, при аттестации эталонов, определениях значений фундаментальных констант и т. д.). При этом обычно не указывается погрешность результата (нап-ример, среднеквадратическое отклонение и т. д.). Целесообразнее указать доверительный интервал, который с известной доверительной вероят-ностью представляет истинное значение измеряемой величины.

В связи с этим представляется, что в технических измерениях необходимо придерживаться сложившейся концепции “погрешности измерений”.

В области лабораторных измерений – при сличении эталонов, опре-делении значений фундаментальных констант – может найти применение понятие “неопределенность”. Но оно должно использоваться при-менительно не к погрешностям измерений, а к истинному значению измеряемой величины. Область неопределенности при этом распола-гается, в отличие от погрешности, вокруг результата измерений (т.е. вдали от нуля).

Таким образом, для технических измерений определение погреш-ности обобщим следующим образом: погрешность средства измерений есть количественное выражение отличия в показаниях данного средства измерений от истинного значения измеряемой характеристики объекта.

В реальных технических измерениях, в частности в радиоэлектронных, понятие “объекта измерений” имеет большое значение при определении метрологических характеристик и областей применения средств измерения (СИ). Характеристики погрешности СИ и характеристики условий измерения неразрывно связаны между собой.

Логическая схема взаимосвязи основных метрологических понятий и характеристик приведена на рис. 1.1. Конкретная характеристика объекта измерения может быть для данного СИ либо измеряемой, либо влияющей на точность измерения. Например, на точность показаний СИ оказывает влияние внешняя среда, под которой понимается совокупность материальных объектов, не являющихся объектами или средствами измерения, но оказывающих влияние на точность (или даже возможность) измерения.

Рис. 1.1. Взаимосвязь основных метрологических характеристик

При рассмотрении схемы (рис.1.1) необходимо обратить внимание на следующий основополагающий факт.

Измерения всегда являются не целью, а средством для решения более общих задач, например, научных или технических, которые здесь названы как первичные задачи.

Совокупность сведений, полученных анализом путей решения пер-вичной задачи, представляет собой существо измерительной задачи. Реальные СИ могут быть предназначены для выполнения одной или нескольких измерительных задач.

Следует заметить, что погрешность СИ не есть нечто неизменное. Её значение зависит от многих условий, в частности от вида объекта измерения, от конкретных влияющих характеристик и т. д. Даже при сравнительно благоприятных условиях проведения измерений погреш-ность каждого СИ, как правило, точно не известна; известны лишь её

г а р а н т и р о в а н н ы е пределы, т. е. граничные значения области, в которой с заданной достоверностью находится погрешность.