Основные характеристики и критерии качества измерений

Лекция № 6

К основным характеристикам измерений, которые определяют и качество измерений, относятся: принцип, метод, погрешность результатов измерения, точность, пра­вильность, сходимость и воспроизводимость результатов измерений, предел и границы обнаружения.

Приведем определения основных характеристик из­мерений.

Принцип измерений — явление, закон или эффект, по­ложенные в основу измерений. Например, применение эффекта Доплера для измерения скорости движения звезд, вращения небесных тел.

Метод измерений — прием или совокупность приемов сравнения измеряемой величины с ее единицей в соот­ветствии с реализованным принципом измерений. Методы измерений классифицируются по различным признакам. Один из них — это физический принцип, лежащий в основе измерений. Например, проведение измерений с помощью ядерного магнитного резонанса (магнитные измерения), электронной спектроскопией (оптические измерения) и др. Наиболее распространенное деление методов измерений — это на методы непосредственной оценки и методы сравнения. Метод непосредственной оценки позволяет определить значение величины по по­казанию средства измерения, которое заранее проградуировано в единицах измеряемой величины или в единицах других величин, от которых она зависит. Метод сравнения предусматривает сопоставление измеряемой величины с величиной, воспроизводимой мерой. Особенностью этого метода является непосредственное участие мер в процессе измерения. Методы сравнения подразделяются на дифференциальный, нулевой, замещения и совпадений. Каждый метод измерений характеризуется определенной погрешностью измерений.

Погрешность измерений — отклонение результатов измерений от истинного (действительного) значения из­меряемой величины. Погрешность измерений представ­ляет собой сумму целого ряда составляющих, каждая из которых имеет свою причину.

Сходимость— близость друг к другу результатов из­мерений одной и той же величины, полученных по одной методике, выполненных одним и тем же средством измерений, одним и тем же оператором в одинаковых условиях, в одной и той же лаборатории.

Воспроизводимость — близость результатов измере­ний одной и той же величины, полученных по единой методике, выполненной в разных лабораториях, разными экземплярами средств измерений, разными операторами, в разное время. Воспроизводимость результатов измерений зависит также от однородности и стабильности характе­ристик испытуемого образца.

Точность — характеристика качества измерений, от­ражающая близость к нулю погрешности результатов измерений. Высокая точность измерений соответствует малым величинам погрешностей измерения.

В 2002 г. в России введены в действие национальные стандарты ГОСТ Р ИСО 5725-2002 часть 1-6 под общим заголовком «Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений», которые являются прямым применением шести частей основополагающего международного стандарта ИСО 5725. Эти стандарты ис­пользуются в практической деятельности при разработке, аттестации и применении методик выполнения изме­рений, стандартизации методик контроля (испытаний, измерений, анализа), испытаниях продукции, в том числе для целей подтверждения соответствия, оценки компетен­тности испытательных лабораторий согласно требованиям ГОСТ Р ИСО/МЭК 17025-2006. Стандарты ИСО 5725 могут применяться для оценки точности выполнения измерений различных величин, характеризующих изме­ряемые свойства того или иного объекта, в соответствии со стандартизованной процедурой. Следует отметить, что в отечественной метрологии точность и погрешность результатов измерений, как правило, определяются срав­нением результатов измерений с истинным или дейст­вительным (условно истинным) значением измеряемой величины. Часто за действительное значение принимают общее среднее значение (математическое ожидание) установленной совокупности результатов измерений. В ИСО 5725 вместо термина «действительное значение» введен термин «принятое опорное значение», который и рекомендуется для использования в практике. Термины «правильность» и «прецизионность» в отечественных нор­мативных документах по метрологии до введения серии стандартов ГОСТ Р ИСО 5725 не использовались.

Дадим определение этих терминов.

Правильность характеризует степень близости среднего арифметического значения большого числа результатов измерений к истинному (действительному) или принятому опорному значению. Показателем правильности обычно является значение систематической погрешности.

Прецизионность — степень близости друг к другу независимых результатов измерений, полученных в кон­кретных регламентированных условиях. Мера прецизион­ности обычно вычисляется как стандартное отклонение результатов измерений. Крайние показатели прецизион­ности — повторяемость (сходимость) и воспроизводимость широко используются в отечественных нормативных документах, в том числе в большинстве национальных стандартов на методы контроля. Термин «точность» в со­ответствии с ГОСТ Р ИСО 5725-1—2002 определяется как степень близости результата измерений к применяемому опорному значению.

Внедрение стандартов ГОСТ Р ИСО 5725 направлено на более эффективную реализацию требований националь­ной системы стандартизации при разработке стандартов на методы контроля продукции различных отраслей промышленности.

Таким образом, при правильном выборе метода из­мерений, повышая такие показатели, как точность, пра­вильность, уменьшая погрешности измерений, можно достигать высокого качества измерений.