Теорія випадкових похибок, заснована на методах теорії ймовірностей і математичної статистики, дозволяє при проведенні деякого числа повторних вимірювань уточнити кінцевий результат. Внаслідок цього теорія випадкових похибок широко використовується для оцінки точності вимірювань і надійності роботи вимірювальних приладів.
3.3 Інструментальна похибка
Інструментальна похибка вимірювання визначається похибкою застосовуваних засобів вимірювання, тобто вимірювальних приладів і мір. Інструментальна похибка, називана іноді
приладовою похибкою, обумовлена багатьма причинами, пов'язаними з конструкцією приладу, якістю його виготовлення і застосовуваних матеріалів, старанністю регулювання, умовами застосування і т.д. Інструментальна похибка має як систематичну, так і випадкову складові. Співвідношення між ними може бути неоднаковим для різних приладів (указується в паспорті приладу), однак частіше переважає систематична похибка. Інструментальну похибку можна встановити при порівнянні показань даного приладу з показаннями більш точного. У цьому випадку можна одержати таблицю або графік виправлень, використання яких підвищує точність приладу.
Для багатьох засобів вимірювання широкого застосування виробники вказують, що інструментальна похибка із досить великою ймовірністю (Р≥0,95) не перевищує деякого значення Δ інстр, називаного межею похибки, яка допускається. Наприклад, вимірювальна лінійка довжиною 1000 мм має Δ інстр=±0,20 мм, тобто виготовлювач не гарантує, що штрихи нанесені з більшою точністю.
Зв'язок між ціною розподілу шкали і Δінстрстрого не встановлюється, тому судити про точність приладу на підставі ціни розподілу шкали можна тільки дуже орієнтовно.
Вимірювальні прилади служать, як відомо, для вимірювання змінних в часі величин і являють собою матеріальні системи, що володіють різними інерційними властивостями (механічними, тепловими і ін.). Інерційність приладів при змінному режимі роботи приводить до запізнювання їхніх показань, тобто до відставання показань від зміни вимірюваної величини, що викликає динамічні похибки.
Величина запізнювання показань залежить в основному від принципу дії і устрою вимірювального приладу. На неї впливають інерція рухливої частини приладу, теплоємність і теплопровідність термочутливого елемента і способу його установки, довжина і діаметр сполучних трубок та ін.
Залежність показань приладу від зміни вимірюваної величини в несталому режимі (перехідному процесі) називається динамічною характеристикою вимірювального приладу. Вид динамічної характеристики визначається характером зміни, що відбувається з вимірювальною величиною і типом вимірювального приладу.
Похибка кожного конкретного приладу є систематичною, але її значення звичайно невідомо, а виходить, її неможливо виключити введенням у результат вимірювання відповідного виправлення.
Звичайно ціна найменшого розподілу шкали стрілочного приладу погоджена з похибкою самого приладу. Якщо клас точності використовуваного приладу невідомий, за похибку σприл завжди приймають половину ціни його найменшого розподілу. Зрозуміло, що при зчитуванні показань зі шкали недоцільно намагатися визначити частки розподілу, тому що результат вимірювання від цього не стане точніше. Межа припустимої похибки цифрового вимірювального приладу розраховують за паспортним даними, отримуючи формулу для розрахунку похибки саме даного приладу.
3.4 Класи точності приладів вимірювання
Дуже часто на шкалі вимірювального приладу, на передній панелі або в технічному документі (паспорті ) зазначений його клас точності. Клас точності - це число, знаючи яке можна визначити похибку вимірювання цього приладу. Приймається вираження класу точності за допомогою відносних чисел і абсолютних значень похибки. У випадку якщо клас точності виражається відносним числом, те це число вибирається з ряду [1; 1,5; (1,6); 2; 2,5; (3); 4; 5; 6]×10" , де показник ступеня п може бути дорівнює 1; 0; -1; -2 і т.д. Величини, зазначені в круглих дужках, для знову розроблювальних засобів вимірювання застосовувати не рекомендується. Наприклад: на шкалі приладу просто зазначене число з наведеного ряду, наприклад 0,2. Це значить, що наведена похибка дорівнює γ= ± 0,2 % .
Клас точності - найбільше значення наведеної похибки вимірювального приладу.
Наведеною похибкою вимірювального приладу називають відношення абсолютної похибки вимірювального приладу Δсдо нормованого значення Хм, вираженого у відсотках.
Завершенням обробки даних багаторазового прямого вимірювання при заданій довірчій імовірності є два числа: середнє значення обмірюваної величини, і його похибка (напівширина довірчого інтервалу). Ці числа є остаточний результат багаторазового вимірювання і повинні бути спільно записані в стандартній формі, що містить тільки достовірні, тобто надійно обмірювані, цифри цих чисел.