По характеру проявления погрешности делятся на систематические и случайные.

Систематическая погрешность — одна из составляющих погрешности результата измерения, остающаяся постоянной или закономерно изменяющейся при повторных измерениях одной и той же физической величины.

Эти погрешности могут быть выявлены, изучены, и результат измерения может быть уточнен путем введения поправок, если числовые значения этих погрешностей определены, или путем исключения влияния этой систематической погрешности без ее определения.Чем меньше систематическая погрешность, тем ближе результат измерения к истинному значению измеряемой величины, тем выше качество и правильность измерений.

Систематическая погрешность данного средства измерений, как правило, отличается от систематической погрешности другого экземпляра средства измерений этого же типа,

В зависимости от характера измерения систематические погрешности подразделяют на постоянные, прогрессивные, периодические и погрешности, изменяющиеся по сложному закону.

Наиболее часто встречаютсяпостоянные погрешности, которые сохраняют свое значение в течение всего периода выполнения измерений.Эти погрешности, как правило, легко могут быть выявлены и учтены путем введения соответствующих поправок в результат измерения.

Прогрессивные погрешности — это непрерывно возрастающие или убывающие погрешности.Они вызываются процессами износа или старения узлов и деталей средств измерения. К ним могут относиться погрешности от из­носа контактирующих деталей средств измерения, старение отдельных элементов (конденсаторов, резисторов и т.д.) средств измерения. Вследствие этого, определенные характеристики измерительных приборов изменяются, приводя, как правило, к возрастанию погрешности средств измерений. Старению подвержены и меры, например, концевые меры длины, гири.

В ряде случаев погрешности могут меняться периодически во времени или при перемещении указателя измерительного прибора. Такие погрешности называются периодическими. Обычно такие погрешности встречаются в угломерных приборах с круговой шкалой.

В настоящее время существуетмного способов определения систематической погрешности средств измерений. Один из них — это сравнение результатов измерения физической величины, полученных с помощью изучаемого и эталонного средства измерения.

По результатам измерений, проведенных по схеме

Входной сигнал x(f)

Изучаемый прибор                                   Эталонный прибор

Ун(f)                                                     Уэ(f)

систематическая погрешность D_с определяется как

D_c = Y_и - Y_э

где y_и — результат измерения изучаемого прибора; у_э — результат измерения эталонного прибора.

Случайными называются погрешности, изменяющиеся случайным образом (по знаку и значению) при одинаковых повторных измерениях одной и той же величины.Эти погрешности возникают в результате влияния на процесс измерения многочисленных случайных факторов, учесть которые практически невозможно.

Случайные погрешности поэтому не могут быть исключены из результата измерения в отличие от систематических. Однако проведение ряда повторных измерений дает возможность, используя методы математической статистики, оценить величину случайной погрешности и тем самым уменьшить ее влияние на результат измерения.

К случайной погрешности, как правило, относится и промах (грубая погрешность измерений), характеризующийся тем, что погрешность результата отдельного измерения, входящего в ряд измерений, для данных уcловий резко отличается от остальных результатов этого ряда.Причинами этого вида погрешностей являются ошибки оператора, неисправность измерительных приборов, резкое изменение условий наблюдения, ошибки в записях и вычислениях и др. Результаты измерений, содержащие промахи, не принимают во внимание (отбрасывают). Обнаружить промах бывает не всегда легко, особенно при, единичном измерении.

По условиям проведения измерений погрешности средств измерений делятся на основные и дополнительные (О них рассказывается в разделе классы точности).

Основной называется погрешность средства измерений, применяемого в нормальных условиях. Эти условия устанавливаются в нормативно-технических документах на данный вид или тип средств измерений (температура окружающей среды, влажность, давление, напряжение питающей электрической сети и др.) и при них нормируется его погрешность.Значения погрешностей средств измерений, эксплуатируемых в условиях, отличающихся от нормальных, будут различными и плохо контролируемыми. Составляющая погрешности средства измерений, возникающая дополнительно к основной погрешности вследствие отклонения какой-либо из влияющих величин от нормального его значения или вследствие ее выхода за пределы нормальной области значений, называетсядополнительной погрешностью.

Инструментальная погрешность обусловлена несовершенством средств измерений и их конструктивными особенностями. Иногда эту погрешность называют приборной или аппаратурной.

Методическая погрешность обусловлена несовершенством и недостатками применяемого в средстве измерений метода измерений и упрощений при разработке конструкции средства измерений, а также возможными недостатками методик измерений.

Субъективная (личная) погрешность измерения обусловлена погрешностью отсчета оператором показаний по шкале средства измерений вследствие индивидуальных особенностей оператора (внимание, зрение, подготовка и др.).Эти погрешности практически отсутствуют при использовании автоматических или автоматизированных средств измерений.

По характеру измерения физической величины погрешности средства измерений разделяются на статические и динамические.

Погрешность средства измерений, применяемого при измерении физической величины, которая за время измерений не изменяется, носит название статической погрешности, а погрешность, возникающая при измерении изменяющейся в процессе измерений физической величины, — динамической погрешности.

Классификация погрешностей по различным признакам позволяет оценивать и учитывать вклад каждой из них в общую погрешность измерения и таким образом получать объективные данные о точности результатов измерения.

Погрешность прибора характеризует отличие его показаний от истинного или действительного значения измеряемой величины. Погрешность преобразователя определяется отличием номинальной (т.е. приписываемой преобразователю) характеристики преобразования или коэффициента преобразования от их истинного значения.

 Погрешность меры характеризует отличие номинального значения меры от истинного значения воспроизводимой ею величины.

 Точность СИ – качество, отражающее близость к нулю его погрешности. Например, при погрешности прибора d=10^-4 (0,01 %) точность – 10⁴. Возникновение погрешности СИ объясняется рядом причин, в том числе приближенным расчетом характеристик, отличием параметров элементов и узлов прибора от требуемых расчетных значений, старением элементов и узлов, паразитными параметрами элементов, внутренними шумами, изменением влияющих величин и неинформативных параметров входного сигнала и др. Погрешности СИ оцениваются при его поверке.

 Поверка СИ – определение метрологической организацией погрешностей СИ и установление его пригодности к применению. Поскольку погрешность во времени может изменяться, поверку проводят с определенной периодичностью.

 По способу выражения различают погрешности :

- абсолютная погрешность прибора – разность между показаниями прибора x_п и истинным значением измеряемой величины x : D = x_п – x.

- относительная погрешность прибора – отношение абсолютной погрешности прибора к истинному (действительному) значению измеряемой величины : d= D/x или в процентах d= 100D/x, где если x >> D, то вместо x с достаточной степенью точности можно использовать x_п .

- приведенная погрешность прибора – отношение в процентах абсолютной погрешности прибора к нормирующему значению : g = 100/x_норм.

В соответствии с ГОСТ 8.401-80 x_норм принимается равным :

- большему из пределов измерений или большему из модулей пределов измерений для СИ с равномерной или степенной шкалой, если нулевая отметка находится на краю или вне диапазона измерений;

- арифметической сумме модулей пределов измерений, если нулевая отметка находится внутри диапазона измерений;

- установленному номинальному значению для СИ с установленным номинальным значением измеряемой величины.

- Всей длине шкалы для приборов с существенно неравномерной шкалой, при этом абсолютные погрешности также выражают в единицах длины.

 Во всех остальных случаях нормирующее значение устанавливается стандартами для соответствующих видов СИ.

 Для преобразователей определение абсолютных и относительных погрешностей несколько сложнее. Они определяются по входу Dвх и выходу Dвых и характеризуют отличие реальной характеристики преобразования y_p = F_p(x) от номинальной y_н=F_н(x). (см. рис. 7.)

Для оценки погрешности по выходу находят значения y_р и y_н при заданной величине x. Тогда Dвых = y_р- y_н , а относительная погрешность d = Dвых/y_р. По входу Dвх = x_н- x; где x_н =F_н^-1(y_р) определяется через значение y_р и функцию, обратную F_н , т.е. x_н – такое значение x, которое при номинальной характеристики дало бы на входе значение y_р; d =Dвх/x – относительная погрешность.

 Уже отмечалось, что в зависимости от условий применения СИ погрешности делятся на основную (при нормальных условиях) и дополнительную (при рабочих условиях).

 В зависимости от поведения измеряемой величины во времени различают статическую и динамическую погрешности, а также погрешность в динамическом режиме.

 Статическая погрешность СИ (Dст) – погрешность СИ, используемого для измерения постоянной величины (например, амплитуды периодического сигнала). Погрешность в динамическом режиме (Dдин.р.) – погрешность СИ, используемого для измерения переменной во времени величины.