Классификация погрешностей измерений

Следует отмерить существующую неоднозначность терминологии в определении погрешностей.

Если под погрешностью средства измерения понимают величину, указывающую на возможные границы неопределенности значения измеряемой величины, то погрешность результата измерения - отклонение результата измерения от действительного (истинного) значения измеряемой величины : . Погрешность результата измерения не обязательно равна погрешности средства измерения.

Инструментальные и методические погрешности. Инструментальные (приборные, аппаратурные) погрешности характеризуют данное средство измерения, указываются в паспорте на средство. Методические погрешности определяются методом использования средства измерения, обусловлены несовершенством метода измерений или упрощениями, допущенными при измерениях, могут быть занесены в паспорт метода. В настоящее время, особенно в теории цифровых приборов, под методической погрешностью понимают погрешность, вызванную методом, положенным в основу прибора, например, погрешность квантования в цифровых приборах, обусловленную методом цифрового представления информации. Тем не менее эта погрешность должна быть указана в паспорте прибора.

Статические и динамические погрешности средств и методов измерений. Статические погрешности не зависят от скорости изменения измеряемой величины. Динамические погрешности возрастают при увеличении скорости измеряемой величины.

Основные, дополнительные и эксплуатационные погрешности средств измерений. Основная погрешность средства измерения имеет место при нормальны условиях работы средства измерения. Дополнительная погрешность возникает при отклонении условий эксплуатации , где - коэффициент влияния внешнего фактора на величину погрешностей. Погрешность средства измерения в реальных условиях, равную сумме основной всех дополнительных погрешностей, называют эксплуатационной погрешностью.

Погрешности адекватности и градуировки средства измерения. Погрешность адекватности - систематически возникающие отклонения выбранной в качестве характеристики функциональной зависимости от фактической характеристики средства измерения. Если функциональная зависимость линейная, эту погрешность называют погрешностью линейности. Градуировочная характеристика – зависимость между значениями величин на входе и выходе средства измерений, полученная экспериментально. Может быть выражена в виде формулы, графика или таблицы. Погрешности градуировки являются систематическими погрешностями.

Полоса погрешностей, реальная и номинальная характеристики средства измерения. Полоса погрешностей (неопределенности) – интервал, в котом располагаются многократно снятые характеристики средства измерения. Детерминированная средняя линия этого интервала принимается за номинальную характеристику средства измерения. Разность между реальной и номинальной характеристиками является погрешностью средства измерения.

Абсолютная, относительная и приведенная погрешности средства измерения. Абсолютная погрешность – разность между реальной и номинальной характеристикам () (рис.4.2). Приведенная погрешность – отношение абсолютной погрешности к протяженности диапазона измерений или к нормирующему значению, за которое принимается верхний предел измерений (). Относительная погрешность – отношение абсолютной погрешности к самой измеряемой величине ().

Рис. 4.2. Абсолютная погрешность средства измерения

Аддитивные и мультипликативные погрешности, характеризующие границы полосы погрешностей. Аддитивная погрешность – абсолютная погрешность средства измерения, ограниченная постоянным пределом , при мультипликативной погрешности ширина полосы погрешностей пропорциональна входной величине (погрешность чувствительности) (рис.4.3).

Систематическая погрешность измерения - составляющая погрешности измерения, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же физической величины. Систематические погрешности являются в общем случае функцией измеряемой величины, влияющих величин (температуры, влажности, напряжения питания и пр.) и времени. В функции измеряемой величины систематические погрешности входят при поверке и аттестации образцовых приборов.

а) б)

Рис. 4.3. Аддитивные (а) и мультипликативные (б) погрешности

Случайными называют составляющие погрешности измерений, изменяющиеся случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины. Случайные погрешности определяются совместным действием ряда причин: внутренними шумами элементов электронных схем, наводками на входные цепи средств измерений, пульсацией постоянного питающего напряжения, дискретностью счета.