Błędy pomiarowe

Ograniczona dokładność narzędzia pomiarowego powoduje, że wskazanie narzędzia różni się od wartości prawdziwej wielkości mierzonej. Różnicę między tymi wartościami nazywa się błędem pomiaru.

Podział błędów

Błędy względne i bezwzględne

Błąd bezwzględny D jest różnicą miedzy wynikiem pomiaru x a wartością prawdziwą wielkości mierzonej v, czyli
D= x-v

Błąd bezwzględny D, zawsze wyrażany w jednostkach wielkości mierzonej, ma konkretny znak: plus (+) lub minus (-).

Wartość prawdziwa v jest w praktyce nieznana. W pomiarach można ją zastąpić względnie dokładnym przybliżeniem, tzn. wartością poprawną xp, otrzymaną za pomocą wzorcowego narzędzia pomiarowego.

Błąd bezwzględny D, lecz ze znakiem przeciwnym, nazywa się poprawką
p = - D

Dodając algebraicznie poprawkę p do wartości x uzyskanej z pomiarów, otrzymuje się wynik poprawiony, równy wartości poprawnej
xp = x + p

Błąd względny d jest to stosunek błędu bezwzględny D do wielkości mierzonej v, czyli

lub wyrażonego w procentach

Ponieważ D << x, v » xp » x, wiec przy obliczeniu stosuje się przybliżenie

Błąd względny umożliwia porównanie dokładności przyrządów pomiarowych różnych typów o różnych zakresach.

Błędy pomiarowe
Błędy pomiarowe są to błędy, które przy wielu pomiarach tej samej wartości określonej wielkości,wykonanych w tych samych warunkach, są stałe lub zmieniają się wg określonego prawa wraz ze zmianą warunków. Błędy systematyczne stałe mają tę samą wartość i znak przy każdym pomiarze. Powstają np. przy użyciu narzędzi pomiarowych w warunkach różnych od warunków.

Błędy systematyczne
Błędy systematyczne są to błędy, które przy wielu pomiarach tej samej wartości określonej wielkości, wykonywanych w tych samych warunkach, są stałe lub zmieniają się wg określonego prawa wraz ze zmianą warunków. Błędy systematyczne stałe mają tą sama wartość i znak przy każdym pomiarze. Powstają np. przy użyciu narzędzi pomiarowych w warunkach różnych od warunków odniesienia, przy użyciu miernika z przesuniętym położeniem zerowym lub błędnie wykonaną podziałką. Błędy systematyczne zmienne maja różne wartości w funkcji czasu lub w funkcji innej wielkości (np. mierzonej). Na przykład mierzony prąd nagrzewa sprężyny wytwarzające moment zwrotny miernika, a to powoduje wzrost wychylenia wskazówki tego miernika. Wykrycie błędów systematycznych jest bardzo trudne. Wielokrotne powtarzanie pomiarów nie umożliwia ich wykrycia ani wyeliminowania. Istnienie błędów systematycznych można stwierdzić w wyniku zastosowania innej metody pomiarowej lub zastosowanie innego narzędzia pomiarowego.

Błędy przypadkowe
Błędy przypadkowe są to błędy zmieniające się w sposób nieprzewidywalny (losowy), zarówno co do znaku, jak i wartości bezwzględnej, przy powtarzaniu pomiarów tej samej wielkości mierzonej w warunkach praktycznie niezmiennych. Błędów przypadkowych nie można usunąć z wyników pomiarów przez dodanie poprawek, ponieważ wartości tych poprawek są niezmienne. Na podstawie serii pomiarów i rachunku prawdopodobieństwa ustala się granice w których znajdują się błędy przypadkowe ( przedział niepewności końcowego wyniku pomiaru).

Błędy nadmierne
Błędy nadmierne są to błędy wynikające z nieprawidłowego wykonania pomiarów np. z użycia uszkodzonego przyrządu, omyłkowo włączonego zakresu pomiarowego, omyłkowego odczytania wyniku. Wyniki pomiarowe obarczone błędami nadmiernymi na ogół nie są uwzględniane przy obliczaniu końcowego wyniku pomiaru.