Загальні дані про точність вимірювання і похибки вимірюваннь

Степінь наближення результатів вимірювання до істинного значення вимірюваної величини називають точністю вимірювання.

Достовірність вимірювання кількісно оцінюють величиною похибки.

Похибка вимірювання викликається недосконалістю методів та засобів вимірювання, непостійністю умов спостереження і субєктивними похибками спостерігача.

Похибки поділяються на систематичні, випадкові і грубі (промахи).

Систематичні - такі, які залишаються постійними чи змінюються за певним законом. Систематичні похибки можуть виникнути внаслідок старіння приладу, його зношеності, неточності виготовлення шкали, через неправильну установку приладу, (за рахунок впливу навколишнього середовища, атмосферного тиску, вологості повітря, зовнішних магнітних та електричних полів), а також за рахунок прийнятих допусків та спрощень в самому методі вимірювання.

Так як причини, що викликають систематичні похибки, в більшості випадків відомі, то ці похибки в принципі можуть бути компенсовані введенням поправок до показів приладів, зміною методу вимірювання і т.д.

Випадкові похибки викликаються великою кількістю випадкових причин, дія яких на кожне значення виміру різна і не може бути попередньо врахована. Ці похибки даються взнаки при багатократних (повторних) вимірюваннях однієї і тієї ж величини.

Хоча позбутися випадкових похибок неможливо, математична теорія випадкових явищ дозволяє зменшити вплив цих похибок на кінцевий результат вимірювання і встановити розумне значення похибки. Чим менше значення похибки ми хочемо одержати, тим більше вимірюваннь треба провести.

Грубі похибки - помилки, допущені в процесі вимірювання, які суттєво перевищують очікувані похибки при даних умовах. Це, як правило, помилки експериментатора або викликані несправністю засобів вимірювання.

Кількісно точність вимірювання можна оцінити значенням абсолютної DW, відносної dW або приведеної g похибки.

Абсолютною похибкою вимірювання DW називається алгебраїчна різниця між значенням W_i, отриманим при вимірюванні, та істинним значенням W вимірюваної величини, тобто:

DW= W_i-W.

Відносна похибка dW виражається у відсотках від значень вимірюваної величини:

dW=±100W/W_i, (2.4)

Приведена похибка g - похибка, виражена у відсотках від якого-небуть нормуючого значення, частіше всього від діапазону вимірювання W_N, визначеного робочою частиною шкали пристрою:

g = ±100DW/W_N. (2.5)

Абсолютні похибки можуть бути додатніми і від’ємними. Якщо прилад показує завищені дані, то похибка додатня. Віднімаючи від результату вимірювання величину похибки ми отримуємо точний результат.

Якщо прилад занижує покази, то похибка від’ємна. Точне значення величини отримаємо додавши до показів величину похибки.

Клас точності приладу

Узагальненою характеристикою засобів вимірювання є клас точності К приладу. Клас точності визначається межами основної і додаткової похибки. Найчастіше клас точності приймається чисельно рівним основній допустимій приведеній похибці, вираженій у відсотках, тобто:

К= çg ç.

Основна похибка – похибка, притаманна засобу вимірювання, при нормальних умовах використання (t=20⁰С±5%, атмосферному тиску 760 мм.рт.ст., заданій напрузі джерела живлення і нормальному робочому положенні).

Додаткова похибка – похибка, що виникає при відхиленні однієї з впливаючих величин за межі встановлені для нормальної області їх значеннь.

Проте, слід відзначити, що клас точності приладу не є безпосереднім показником точності вимірювання.

Конкретні класи точності встановлюються в стандартах на окремі види засобів вимірювання. Чим менше число, що позначає клас точності приладу, тим менші межі допустимої основної похибки.

Клас точності присвоюється приладу при його виготовленні і вказується на його шкалі.

Стандартний ряд класів точності встановлений ГОСТ 8.401-80. Наприклад, клас точності 0,5 означає, що найбільша допустима похибка для даного приладу складає 0,5% від діапазона шкали приладу.