Постулаты метрологии. Классификация погрешностей

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 измерения.

Истинное значение х_и физической величины – это значение, идеальным образом отражающее свойство данного объекта как в количественном, так и в качественном отношении. Оно не зависит от средств нашего познания и является той абсолютной истиной, к которой мы стремимся, пытаясь выразить ее в виде числовых значений. На практике истинное значение практически всегда неизвестно (в редких случаях оно может быть определено с применением первичных или вторичных эталонов), поэтому его приходится заменять понятием "действительное значение".

Действительное значение х_д физической величины– значение, найденное экспериментально и настолько приближающееся к истинному, что для данной цели оно может быть использовано вместо него. Действительное значение может быть получено при помощи рабочих эталонов.

Результат измерения (измеренное значение) хпредставляет собой приближенную оценку истинного значения величины, найденную путем измерения (результат, полученный с помощью рабочего средства измерения).

Изложенное позволяет сформулировать два постулата метрологии:

1. Истинное значение определяемой величины существует, и оно постоянно.

2. Истинное значение измеряемой величины отыскать невоз­можно. Отсюда следует, что результат измерения х, как правило, математически связан с измеряемой величиной вероятностной зависимостью.

При практическом использовании тех или иных измерений важ­но оценить их точность. Термин "точность измерений", т. е. сте­пень приближения результатов измерения к некоторому действи­тельному значению, не имеет строгого определения и использу­ется для качественного сравнения измерительных операций. Для количественной оценки используется понятие "погрешность" (чем меньше погрешность, тем выше точность).

Понятие "погрешность" – одно из центральных в метрологии, а оценка погрешности измерений — одно из важных мероприятий по обес­печению единства измерений. В метрологии используются понятия "погрешность результата измерения" и "погрешность средства измерения".

Погрешность измеренияΔx_изм –это отклонение результата из­мерения х от истинного (действительного) х_и (х_д) значения изме­ряемой величины:

Δx_изм = х – х_и , или Δx_изм = х – х_д .

Погрешность средства измерения - отклонение показания средства измерения от истинного (дей­ствительного) значения измеряемой величины. Оно характеризует точность результатов измерений, проводимых данным средством. Эти два понятия во многом близки друг к другу и классифицируются по одинаковым признакам.

Погрешность измерения включает в себя множество различных составляющих, которые можно классифицировать по различным призна­кам. В настоящее время классификация погрешностей содержит около 30 видов (см. пример классификации на рис 3.1).

Погрешности измерения можно разделить:

• по характеру (закономерностям) проявления или изменения от измерения к измерению – на случайные, систематические и грубые промахи,
• по формам числового выражения – абсолютные, относительные и приведенные;
• по источникам возникновения – на методические, инструментальные, субъективные (погрешности оператора), которые, в свою очередь, могут быть как случайными, так и систематическими;
• по характеру изменения во времени – на статические и динамические;
• по характеру принадлежности (близости) результатов наблюде­ний к основной совокупности выделяют грубые погрешности и промахи.
• по уровню имеющейся информации – определенные и неопределенные;
• по формам используемых оценок - среднее квадратическое значение, доверительные границы погрешности и др.;
• по возможности выявления и исключения из результатов измерения – на выявленные и невыявленные, устранимые и неустранимые, исключенные и неисключен­ные;

Рисунок 3.1 – Классификация погрешностей измерения.