Тема 11. Качество и точность измерений. Погрешность измерений

Качество измерений – совокупность свойств измерений, обуславливающих получение результатов измерений с требуемыми точностными характеристиками, в необходимом виде и в установленный срок (рис. 9).

Рисунок 9 – Качество измерений

В практике использования измерений очень важным показателем становится их точность, которая представляет собой ту степень близости итогов измерения к некоторому действительному значению, которая используется для качественного сравнения измерительных операций. А в качестве количественной оценки, как правило, используется погрешность измерений. Причем чем погрешность меньше, тем считается выше точность

Погрешность измерения – отклонение результата измерения от действительного значения измеряемой величины. При этом за действительное значение принимают значение измеряемой величины, определенное с погрешностью, на порядок меньшей, чем искомая погрешность измерения.

D_и = х_и – х_ист ,

где D_и – погрешность измерения

х_и – результат измерения;

х _ист – истинное значение

Процесс оценки погрешности измерений считается одним из важнейших мероприятий в вопросе обеспечения единства измерений. Естественно, что факторов, оказывающих влияние на точность измерения, существует огромное множество. Следовательно, любая классификация погрешностей измерения достаточно условна, поскольку нередко в зависимости от условий измерительного процесса погрешности могут проявляться в различных группах. При этом согласно принципу зависимости от формы данные выражения погрешности измерения могут быть: абсолютными, относительными и приведенными.

Выделяют следующие виды погрешностей:

- абсолютная погрешность;

- относительна погрешность;

- приведенная погрешность;

- основная погрешность;

- дополнительная погрешность;

- систематическая погрешность;

- случайная погрешность;

- инструментальная погрешность;

- методическая погрешность;

- личная погрешность;

- статическая погрешность;

- динамическая погрешность.

Погрешности измерений классифицируются по следующим признакам:

ü По способу математического выражения погрешности делятся на абсолютные погрешности и относительные погрешности.

ü По взаимодействию изменений во времени и входной величины погрешности делятся на статические погрешности и динамические погрешности.

ü По характеру появления погрешности делятся на систематические погрешности и случайные погрешности.

ü По характеру зависимости погрешности от влияющих величин погрешности делятся на основные и дополнительные.

ü По характеру зависимости погрешности от входной величины погрешности делятся на аддитивные и мультипликативные.

Погрешность измерения зависит от погрешности средств измерения, методики проведения измерений, субъективных особенностей оператора и условий измерения (рис.10).

Рисунок 10 – Классификация погрешностей по причинам возникновения

Рисунок 11 – Классификация погрешностей по свойствам

Абсолютная погрешность – это значение, вычисляемое как разность между значением величины, полученным в процессе измерений, и настоящим (действительным) значением данной величины.

Абсолютная погрешность меры – это значение, вычисляемое как разность между числом, являющимся номинальным значением меры, и настоящим (действительным) значением воспроизводимой мерой величины.

Относительная погрешность – это число, отражающее степень точности измерения. Относительная погрешность выражается в процентах.

Приведенная погрешность – это значение, вычисляемое как отношение значения абсолютной погрешности к нормирующему значению.

Нормирующее значение определяется следующим образом:

- для средств измерений, для которых утверждено номинальное значение, это номинальное значение принимается за нормирующее значение;

- для средств измерений, у которых нулевое значение располагается на краю шкалы измерения или вне шкалы, нормирующее значение принимается равным конечному значению из диапазона измерений. Исключением являются средства измерений с существенно неравномерной шкалой измерения;

- для средств измерений, у которых нулевая отметка располагается внутри диапазона измерений, нормирующее значение принимается равным сумме конечных численных значений диапазона измерений;

- для средств измерения (измерительных приборов), у которых шкала неравномерна, нормирующее значение принимается равным целой длине шкалы измерения или длине той ее части, которая соответствует диапазону измерения. Абсолютная погрешность тогда выражается в единицах длины.

Погрешность измерения включает в себя инструментальную погрешность, методическую погрешность и погрешность отсчитывания. Причем погрешность отсчитывания возникает по причине неточности определения долей деления шкалы измерения.

Инструментальная погрешность – это погрешность, возникающая из-за допущенных в процессе изготовления функциональных частей средств измерения ошибок.

Методическая погрешность – это погрешность, возникающая по следующим причинам:

- неточность построения модели физического процесса, на котором базируется средство измерения;

- неверное применение средств измерений.

Субъективная погрешность – это погрешность возникающая из—за низкой степени квалификации оператора средства измерений, а также из—за погрешности зрительных органов человека, т. е. причиной возникновения субъективной погрешности является человеческий фактор.