Погрешности измерений

При измерении любой величины, как бы тщательно мы ни производили измерения, не представляется возможным получить свободный от искажения результат. Причины эти искажений могут быть различны. Поэтому качество передачи информации и качество результатов измерений принято характеризовать размером допущенных погрешностей.
Погрешностями измерений называют отклонения результатов измерений от истинных значений измеряемой величины.
Погрешности классифицируются по целому ряду признаков:

1. Инструментальные и методические погрешности.
2. Основная и дополнительная погрешность.
3. Систематические, прогрессирующие и случайные погрешности.
4. Абсолютная, относительная и приведенная погрешности.
5. Аддитивные и мультипликативные погрешности.
   Инструментальная погрешность зависит от качества изготовления элементов прибора. Чем выше качество изготовления элементов, тем меньше погрешность.
   Причиной возникновения методической погрешности является то, что мы сознательно измеряем на выходе прибора не ту величину, которая нам нужна, а другую, которая отражает нужную лишь приблизительно, но гораздо проще технически реализуется. Такой путь широко используется в приборостроении и позволяет создать наиболее простые, надежные и дешевые приборы.
   Любой измерительный преобразователь или измерительный прибор работает в сложных, во времени изменяющихся условиях. Поэтому наряду с чувствительностью к измеряемой величине он не минуемо имеет некоторую чувствительность к не измеряемым, но влияющим на нее величинам, т.е. помехам (температура окружающей среды, давление, вибрация, перепад напряжения источника питания и т.п.). При градуировке прибора, все величины влияющие на измеряемую величину поддерживаются в узких пределах их изменения (температура – в пределах 2050С, атмосферное давление и напряжение питания – в пределах 3 % от номинального, частота – в пределах 2 % и т.д.). Оговоренные в технической документации условия эксплуатации называются нормальными, а суммарную результирующую погрешность, возникающую в этих условия, называют основной.
   В эксплуатационных условиях прибору или преобразователю приходится работать при изменении температур от –50 до + 500С, давлении от 0,01 до 10 атм., напряжения питания 20 % и частоты до 10 %, что вызывает погрешности, значительно выше основной. Изменения показаний прибора при отклонении условий эксплуатации от нормальных называются дополнительными погрешностями. В тяжелых рабочих условиях дополнительные погрешности могут быть больше основной.
   Систематическими называются погрешности, которые остаются постоянными при повторных измерениях одной и той же величины. Они слагаются из основной и дополнительной погрешностей. Эти погрешности благодаря постоянству во времени функции влияния могут быть скорректированы введением дополнительных корректирующих преобразователей, воспринимающих влияющую величину и вводящих соответствующую поправку в результат преобразования.
   Прогрессирующими называются погрешности, медленно изменяющиеся с течением времени. Эти погрешности, как правило, вызываются процессами старения деталей прибора. Они могут быть скорректированы введением поправки лишь на данный момент времени, а далее вновь постепенно нарастают. Поэтому прогрессирующие погрешности требуют непрерывного повторения коррекции.
   Случайными называются неопределенные по своей величине или недостаточно изученные погрешности. В появлении различных значений этих погрешностей не удается установить какой-либо закономерности. Они определяются сложной совокупностью причин, трудно подающихся анализу. Их частные значения не могут быть предсказаны, а для всей их совокупности может быть установлена закономерность лишь для частот появления их различных значений. В подавляющем большинстве случаев процесс появления случайных погрешностей есть случайный стационарный процесс, поэтому разнообразие величин случайных погрешностей характеризуют указанием закона распределения их вероятностей или указанием параметров этого закона, разработанных в теории вероятности и теории информации.
   Разделение погрешностей на систематические, прогрессирующие и случайные является лишь приемом их анализа. В реальной же действительности все три составляющие проявляются совместно.
   Абсолютная погрешность представляет собой разность между измеренным значением (показанием прибора) и действительным или истинным значением, найденным, например, при помощи образцового прибора.