Похибки вимірювань

При будь-яких вимірюваннях об’єктів прагнуть отримати достатньо точне значення фізичної величини. У зв'язку з цим розрізняють істинне і дійсне значення фізичної величини. Істинне значення фізичної величини - це ідеальне відображення в якісному і кількісному відношенні відповідної властивості об'єкта. Воно є межею, до якої наближається значення фізичної величини з підвищен­ням точності вимірювання. Дійсне значення фізичної величини знаходять дослідним шляхом при вимірюванні і воно наближається до істинного. Дійсне значення фізичної величини може бути викорис­тано замість істинного у розрахунках. Дійсне значення змінюється залежно від вимагаємої точності вимірювання.

Значення фізичних величин, які отримують при технічних вимірюваннях, характеризують кількісну індивідуальність власти­вості об'єкта у вигляді деякого числа і виражається у прийнятих для неї одиницях. Технічні вимірювання це складова частина прикладної метрології.

Незалежно від того, якими користуються методами вимірювання та яким засобом вимірювання знаходять значення вимірювальної величини, отриманий результат буде мати похибку. Похибка вимірювання - це відхилення результату вимірювання від істинного значення вимірювальної величини. Істинне значення вимірювальної величини використовується в теоретичних питаннях метрології. На практиці використовується дійсне значення величини, яке отримують при технічних вимірюваннях.

Похибку можна розділити за наступними ознаками:

- способу вираження - абсолютні та відносні;

- характеру проявлення - систематичні та випадкові;

- умовам зміни вимірювальної величини - статичні та динамічні;

- повноті охоплення вимірюваної задачі - часткові та повні.

Абсолютна похибка вимірювання - різниця між результатом вимірювання та умовно істинним значенням вимірюваної величини, тобто:

де Δх - абсолютна похибка вимірювання, виражена в одиницях вимірюваної величини;

х_вим - значення вимірюваної величини (розміру), одержане при її вимірюванні (результат вимірювання):

х - умовно істинне значення вимірюваної величини (розміру).

Істинне значення х абсолютно точно визначити неможливо, оскільки не існує таких вимірювальних засобів, які зовсім не мають похибок. Тому на практиці для визначення похибок вимірювання Δ х замість істинного значення х вимірюваної величини приймають умовно істинне знамення, одержане при вимірюванні цієї ж величини (розміру) з точністю, яка в декілька разів перевищує дану точність вимірювання.

Таким чином, умовно істинне значення х - значення, одержане за допомогою зразкових засобів вимірювання для даного робочого засобу.

Інколи для оцінки точності вимірювань і для порівняння різних вимірювальних засобів за точністю, застосовують поняття відносної похибки вимірювання.

Відносна похибка вимірювання - відношення абсолютної похибки вимірювання Δ х до умовно істинного значення вимірюваної величини х. Вона може виражатися в частках або у відсотках від значення вимірюваної величини, тобто: .

При вимірюванні деталей, як і при їх виготовленні, похибки поділяються на грубі і неминучі.

Грубими похибками (або промахами) називаються такі похибки вимірювання, які значно перевищують передбачувані похибки при заданих умовах вимірювання. Грубі похибки виявляють при повторному вимірюванні одного і того ж розміру, їх не беруть до уваги і виключають з результатів вимірювання. Наприклад, при вимірюванні розміру з номінальним його значенням 50 мм одержані такі значення: d₁= 50,05 мм; d₂= 50,03 мм; c d₃= 50,2 мм. Похибки вимірювання: Δ₁= 0,05мм; Δ₂= 0,03 м м; Δ₃= 0,2 мм. Отже, похибка Δ₃ є грубого похибкою (промахом) при вимірюванні даного розміру, оскільки вона значно відрізняється від похибок перших двох результатів вимірювань. Таким чином розмір d₃ слід виміряти повторно.

Причинами грубих похибок (промахів) можуть бути неправильне використання вимірювальних засобів, неправильний відлік по шкалах вимі­рювального засобу, помилки при підрахунках або недостатність досвіду чи неуважність оператора (робітника, контролера).