Закономерности формирования результата измерений, понятие погрешности.

При анализе измерений следует четко разграничивать два понятия: истинные значения физических величин и их эмпирические проявления – результаты измерений.

Истинные значения физических величин – это значения, идеальным образом отражающие свойства данного объекта как в количественном, так и в качественном отношении. Они не зависят от средств нашего познания и являются абсолютной истиной.

Результаты измерений, напротив, являются продуктами нашего познания. Представляя собой приближенные оценки значений величин, найденные путем измерения, они зависят не только от самих измерений, но и от метода измерения, от технических средств, с помощью которых проводятся измерения, и от свойств органов чувств наблюдателя, осуществляющего измерения.

Под действительным значением физической величины мы будем понимать ее значение, найденное экспериментально и настолько приближающееся к истинному, что для данной цели оно может быть использовано вместо него.

Любые измерения направлены на получение результата, т.е. оценки истинного значения физической величины в принятых единицах. Вследствие несовершенства методов и средств измерений, воздействия внешних факторов и многих других причин результат каждого измерения неизбежно отягощен погрешностью.

Погрешность определяется как разность между измеренным и истинным значениями измеряемой величины.

.

Такая погрешность имеет размерность измеряемой величины и называется абсолютной погрешностью. Используется также понятие относительной погрешности, выраженной в долях измеряемой величины.

Погрешность измерения складывается из многих составляющих, обязанных своим происхождением различным факторам и источникам. Традиционный аналитический подход к оцениванию погрешностей состоит в выделении этих составляющих, изучении их по отдельности и последующем суммировании. Выделив и оценив отдельные составляющие погрешности, иногда оказывается возможным так организовать измерение, чтобы эти составляющие не оказывали влияние на результат измерения. Естественно, что классифицировать составляющие погрешности можно по многим признакам.

По характеру проявления во времени выделяют систематические и случайные составляющие погрешности (далее, для краткости мы будем опускать слово составляющие).

Систематической погрешностью измерения называется погрешность, которая при повторных измерениях одной и той же величины в одних и тех же условиях остается постоянной или закономерно изменяется.

Случайной погрешностью измерения называют погрешность, которая при повторных измерениях одной и той же величины в одних и тех же условиях изменяется случайным образом по знаку и(или) величине.

Источником систематических погрешностей может являться, например, неточное нанесение отметок на шкалу стрелочного прибора, деформация стрелки. Случайная погрешность может возникнуть, например, из-за трения в опорах подвижной части прибора, колебаний температуры окружающего воздуха и т.п.

Обязательными компонентами любого измерения являются метод, средство и человек. Несовершенство каждого из этих компонентов приводит к появлению своей составляющей погрешности результата. Итак, по источнику возникновения различают инструментальные, методические и личные погрешности.

По условиям возникновения у средств измерения различают основную и дополнительную погрешности. Каждое средство измерений предназначено для работы в определенных условиях, указываемых в нормативно-технической документации. Погрешность средства измерения, определенная при нормальных условиях, называется основной. Погрешность, обусловленную выходом значений влияющих величин за пределы нормальных значений, называют дополнительной.