Лекция 4. Основные термины и определения

Тема 2. Метрологические показатели измерений

С 1 января 2001г постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации и метрологии от 17 мая 2000г № 139 введены в действие Рекомендации РМГ 29-99 «Государственная система обеспечения единства измерений. Метрология. Основные термины и определения». Рекомендации разработаны взамен ранее действующего ГОСТ 16263-70 и являются фактически межгосударственным стандартом, принятым во всех странах СНГ.

В указанных Рекомендациях, в частности, узаконены основные термины и определения, касающиеся погрешностей измерений и средств измерений.

Далее приводятся наиболее часто используемые термины и определения погрешностей, установленные в Рекомендациях.

Погрешность результата измерений — это отклонение результата измерений от истинного (действительного) значения измеряемой величины. Истинное значение величины неизвестно, его применяют только в теоретических исследованиях. На практике используют действительное значение величины x_д. Погрешность измерения определяют по формуле

∆x_изм = x_изм ‒ x_д,

где x_изм — измеренное значение величины.

Синонимом термина «погрешность измерения» является термин «ошибка измерения», применять который не рекомендуется.

Систематическая погрешность измерений — это составляющая погрешности результата измерений, которая остается постоянной или закономерно изменяется при повторных измерениях одной и той же физической величины. В зависимости от характера измерения систематические погрешности подразделяют на постоянные; прогрессивные; периодические; погрешности, изменяющиеся по сложному закону.

К постоянным относятся погрешности, которые длительное время сохраняют свое значение, например в течение времени выполнения всего ряда измерений. Они встречаются наиболее часто.

Прогрессивными являются непрерывно возрастающие или убывающие погрешности. К ним относятся, например, погрешности вследствие износа измерительных наконечников, контактирующих с деталью при контроле ее прибором активного контроля.

Периодические погрешности представляют собой погрешности, значение которых является периодической функцией времени или перемещения указателя измерительного прибора.

Погрешности, изменяющиеся по сложному закону, появляются вследствие совместного действия нескольких систематических погрешностей.

Инструментальная погрешность измерений — это составляющая погрешности измерений, обусловленная погрешностью применяемого средства измерений.

Погрешность метода измерений — это составляющая систематической погрешности измерений, обусловленная несовершенством принятого метода измерений. Вследствие упрощений, принятых в уравнениях для измерений, нередко возникают существенные погрешности, для компенсациидействия которых следует вводить поправки. Погрешность метода также называют теоретической погрешностью. Иногда погрешность метода может проявляться как случайная.

Субъективная погрешность измерений — это составляющая систематической погрешности измерений, обусловленная индивидуальными особенностями оператора. Встречаются операторы, которые систематически опаздывают снимать отсчеты показаний средств измерений или опережают сроки снятия показателей. Иногда субъективную погрешность называют личной погрешностью или личной разностью.

Случайная погрешность измерений — это составляющая погрешности результата измерений, изменяющаяся случайным образом (по знаку и значению) при повторных измерениях, проведенных с одинаковой тщательностью, одной и той же физической величины.

Абсолютная погрешность измерений — это погрешность измерений, выраженная в единицах измеряемой величины.

Относительная погрешность измерений — это погрешность измерений, выраженная отношением абсолютной погрешности измерения к действительному или измеренному значению измеряемой величины. Относительную погрешность (δ) в долях или процентах находят из отношений

δ = или δ = 100,

где ∆x — абсолютная погрешность измерений; x — действительное, или измеренное значение величины.

Рассеяние результатов в ряду измерений — это несовпадение результатов измерений одной и той же величины в ряду равноточных измерений, как правило, обусловленное действием случайных погрешностей.

Размах результатов измерений представляет собой оценкуR_nрассеяния результатов единичных измерений физической величины, образующих ряд (или выборку из n измерений), вычисляемую по формуле

R_n = x_max ‒ x_min,

где x_max и x_min — наибольшее и наименьшее значения физической величины в данном ряду измерений.

Средняя квадратичная погрешность результатов единичных измерений в ряду измерений — это оценка рассеяния единичных результатов измерений в ряду равноточных измерений одной и той же физической величины около среднего их значения, вычисляемая по формуле

S = , (2.1)

где N — общее количество измерений; x_i — результатi-го единичного измерения; — среднее арифметическое значение измеряемой величиныизnединичных результатов.

На практике широко распространен термин «среднее квадратичное отклонение» (СКО). Под отклонением в соответствии с формулой (2.1) понимают отклонение единичных результатов в ряду измерений от их среднего значения.

Доверительные границы погрешности результата измерений представляют собой наибольшее и наименьшее значения погрешности измерений, ограничивающие интервал, внутри которого с заданной вероятностью находится искомое (истинное) значение погрешности результата измерений.

Поправка — это значение величины, вводимое в неисправленный результат измерений в целях исключения составляющих систематической погрешности. Знак поправки противоположен знаку погрешности. Поправку, прибавляемую к номинальному значению меры, называют поправкой к значению меры, а поправку, вводимую в показание измерительного прибора, — поправкой к показанию прибора.

Точность результата измерений — это одна из характеристик качества измерений, отражающая близость к нулю погрешности результата измерений. Считают, что чем меньше погрешность измерений, тем больше их точность.

Статическая погрешность измерений — это погрешность результата измерений, свойственная условиям статического измерения.

Динамическая погрешность измерений — это погрешность результата измерений, свойственная условиям динамического измерения.

Промах — это погрешность результата отдельного измерения, входящего в ряд измерений, которая для данных условий резко отличается от остальных результатов этого ряда. Иногда вместо термина «промах» применяют термин «грубая погрешность измерений».