Погрешность результата измерения (погрешность измерения) – отклонение результата измерения от истинного (действительного) значения измеряемой величины.

Формально погрешность можно представить выражением

D = X – Q,                                                                                       (5.1)

где D – абсолютная погрешность измерения;

X – результат измерения физической величины;

Q – истинное значение измеряемой физической величины (физическая величина, представленная ее истинным значением).

В РМГ 29 – 99 отмечается, что истинное значение величины всегда остается неизвестным (его применяют только в теоретических исследованиях) и на практике вместо него используют действительное значение величины хд в результате чего погрешность измерения Δxизм определяют по формуле

Δxизм = xизм– хд                                             (5.2)

где xизм — измеренное значение величины.

Во избежание недоразумений следует обратить внимание на недостаточную строгость выражения (5.2) и различия между идеализированным понятием «погрешность измерения» и возможностью ее оценки. Термин действительное значение физической величины (действительное значение величины, действительное значение) – значение физической величины, полученное экспериментальным путем и настолько близкое к истинному значению, что в поставленной измерительной задаче может быть использовано вместо него (РМГ 29 – 99) определенности выражения (2) не повышает, поскольку для разных задач действительные значения xизм могут существенно различаться. Так при арбитражной перепроверке результатов приемочного контроля деталей погрешности измерений должны быть значительно меньше, чем при самой разбраковке.

Нестандартным синонимом термина «погрешность измерения» является термин ошибка измерения, применять который не следует, поскольку использование нестандартных терминов взамен стандартных свидетельствует о недостаточной грамотности. Кроме того, с филологических позиций ошибка связана с нарушением процедуры измерений и должна быть устранена, в то время как погрешность является неустранимым атрибутом результата измерения.

Классификация погрешностей измерений может осуществляться по разным классификационным признакам (основаниям), например:

· по источникам возникновения (например, инструментальные погрешности, субъективные погрешности),

· по степени интегративности (интегральная погрешность и составляющие погрешности, например инструментальную погрешность можно рассматривать как составляющую интегральной погрешности измерения);

· по характеру проявления или изменения от измерения к измерению (случайные, систематические и грубые),

· по значимости (значимые, пренебрежимо малые),

· по причинам, связанным с режимом измерения (статические и динамические),

· по уровню имеющейся информации (определенные и неопределенные),

· по формам выражения (абсолютные и относительные погрешности),

· по формам используемых оценок (среднее квадратическое значение, доверительные границы погрешности и др.).

Рассмотрим более подробно некоторые из классификаций.

Поскольку деление погрешностей по источникам их возникновения не является самоцелью, а используется для выявления составляющих, наиболее часто используется и представляется достаточно логичной следующая классификация:

· погрешности средств измерений(они же «аппаратурные погрешности» или «инструментальные погрешности»);

· методические погрешности или «погрешности метода измерения»;

· погрешности из-за отличия условий измерения от нормальных («погрешности условий»);

· субъективные погрешности измерения («погрешности оператора», или же «личные» либо «личностные» погрешности).

Ряд терминов приведен с синонимами, к чему нас вынуждает широкое их использование в научно-технической литературе и нормативных документах. Курсивом выделены термины и определения, взятые из РМГ 29 – 99 (сами термины выделены жирным курсивом). К сожалению, и этот основной для нас документ включает ряд не вполне корректных терминов и определений, в том числе относящихся к источникам погрешностей измерений.

Инструментальная погрешность измерения (инструментальная погрешность) – составляющая погрешности измерения, обусловленная погрешностью применяемого средства измерений.

Фактически к инструментальным погрешностям относятся погрешности всех применяемых в данных измерениях технических средств и вспомогательных устройств, влияющих на результат измерений, включая погрешности прибора, мер для его настройки, дополнительных сопротивлений, шунтов, установочных узлов или соединительных проводов и т.д. Например, при измерении массы на весах методом сравнения с мерой к погрешности весов добавляются погрешности гирь. Для измерения длины достаточно часто используют высокоточные узкодиапазонные приборы, которые настраивают по концевым мерам длины, погрешности которых тоже являются инструментальными.

Рассмотрим измерение диаметра d детали индикатором часового типа на стойке (рисунок 5.1).

Инструментальные погрешности складываются из погрешностей самой измерительной головки 1, погрешностей стойки 2 и погрешностей блока плоскопараллельных концевых мер длины 3, на который настраивался прибор. В свою очередь каждую из приведенных инструментальных составляющих погрешности измерения можно разбить на элементарные составляющие. Например, погрешность измерительной головки 1 включает в себя множество составляющих, которые зависят от ее конструкции. Погрешности составляющих элементов стойки 2 (колонка, кронштейн, рабочая поверхность стола) приводят к неправильному ориентированию прибора и детали, в результате чего линия измерения не совпадает с ее номинальным направлением. Погрешности блока 3 плоскопараллельных концевых мер длины, на который настраивался прибор, определяются погрешностями каждой из мер блока и погрешностями их притирки.