Погрешность результата измерения

В результате измерения физической величины мы получаем оценку этой величины - результат измерений
При этом следует различать два понятия: истинные значения физических величин и их эмпирические проявления – действительные значения, которые являются результатами измерений и в конкретной измерительной задаче могут приниматься в качестве истинных значений
эмпирические - полученные опытным путём
Истинное значение Хи величины неизвестно и оно применяется только в теоретических исследованиях
Результаты измерений Хизм являются продуктами нашего познания и представляют собой приближённые оценки значений величин, полученных в процессе измерений

Степень приближения полученных оценок к истинным значениям измеряемых величин зависит от многих факторов: метода измерений, использованных средств измерений, от квалификации операторов, проводящих измерения, от условий, в которых проводятся измерения и т.д.
Поэтому между истинным значением физической величины и результатом измерений всегда имеется различие, которое выражается погрешностью измерений

Погрешность результата измерения — отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины:
∆X = Xизм - Xи
Так как истинное значение величины всегда неизвестно, а на практике мы имеем дело с измеренными значениями величин, то формула измерения приобретает смысл только в том случае, когда известна погрешность измерения. А носителем известной погрешности является измерительный инструмент
С учётом этого формула измерения приобретает вид
Xизм = Xи ± ∆X
Погрешность измерительного инструмента определяют в процессе разработки измерительного инструмента

Источники погрешности измерений
Погрешность результата измерения, так же как и результат измерения, является случайной величиной и имеет много составляющих, каждая из которых обусловлена различными факторами и источниками
источники появления погрешностей измерений:
Неполное соответствие объекта измерений принятой его модели;
Неполное знание измеряемой величины;
Неполное знание влияния условий окружающей среды на измерение;
Несовершенное измерение параметров окружающей среды;
Конечная разрешающая способность прибора или порог его чувствительности;
Неточность передачи значения единицы величины от эталонов к рабочим средствам измерений;
Неточные знания констант и других параметров, используемых в алгоритме обработки результатов измерения;
Аппроксимации и предположения, реализуемые в методе измерений;
Субъективная погрешность оператора при проведении измерений;
Изменения в повторных наблюдениях измеряемой величины при очевидно одинаковых условиях
и другие.

Причины появления погрешностей измерений можно разделить на погрешности метода измерений, средств измерений (инструмента) и оператора, проводящего измерения
В общем виде погрешность можно выразить следующей формулой:
∆X = ∆м + ∆и + ∆л
где ∆м – методическая погрешность (погрешность метода);
∆и - инструментальная погрешность (погрешность средств измерений);
∆л - личная (субъективная) погрешность

Методическая погрешность возникает из-за недостатков используемого метода измерений.
Чаще всего это является следствием различных допущений при использовании эмпирических зависимостей между измеряемыми величинами или конструктивных упрощений в приборах, используемых в данном методе измерений.
Инструментальная погрешность - основные причины возникновения приведены в разделе о средствах измерений.
Субъективная погрешность связана с индивидуальными особенностями операторов - внимательность, сосредоточенность, быстрота реакции, степень профессиональной подготовленности.
Такая погрешность чаще встречается при большой доле ручного труда при проведении измерений и почти отсутствуют при использовании автоматизированных средств измерений.

Классификация погрешностей измерений
По характеру проявления они разделяются на систематические и случайные
Систематическая погрешность – составляющая погрешности измерения, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же величины. В зависимости от характера изменения систематические погрешности подразделяются на постоянные, прогрессирующие, периодические, изменяющиеся по сложному закону. Близость к нулю систематической погрешности отражает правильность измерений
Случайная погрешность – составляющая погрешности измерения, изменяющаяся случайным образом (по знаку и значению) при повторных измерениях одной и той же величины, проведенных с одинаковой тщательностью