1.4.2. Основные характеристики и критерии качества измерений

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.

Последовательность операций выполнения измерений, правила и приемы, позволяющие получить результат с требуемой точностью, излагаются в документе, который называется методикой выполнения измерений (МВИ).

Измерения, относящиеся к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, должны выполняться по аттестованным методикам измерений.

Результаты измерений должны быть выражены в единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации.

Сбор сведений об аттестованных методиках измерений ведет Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений.

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.