Погрешность измерения — это отличие измеренного значения физической величины от истинного. Истинное значение импеданса биообъекта неизвестно, поэтому погрешности биоимпедансных анализаторов приходится оценивать по измерениям эквивалентов
биообъектов, а также сравнивая результаты измерений одного и того же биообъекта, полученные с помощью приборов разных типов. Еще один возможный источник информации о погрешностях — отличие измеренных частотных характеристик биоимпедансных параметров от предсказываемых на основе проверенных теоретических моделей (Bolton et al., 1998).
В данном разделе речь идет об инструментальных и методических погрешностях измерения импеданса биообъекта, обусловленных характеристиками и параметрами прибора и метода измерения. Погрешности оценки параметров состава тела связаны с погрешностями измеренных значений активного и реактивного сопротивлений (Николаев и др., 2006), но также обусловлены и другими причинами, в первую очередь, неточностью моделей биообъектов. Эти вопросы анализируются в следующей главе.
Рассмотрим процесс измерений импеданса. Биоимпедансный анализатор предварительно калибруют по набору образцовых им- педансов. В результате получаются калибровочные функции вида
(2.38)
где Ud — значение аналогового или цифрового сигнала на выходе измерителя напряжения (см. рис. 2.6 и 2.9), Zm — измеряемый комплексный импеданс, f — частота, на которой выполняется калибровка, D — диапазон измерений. Такие функции формируются для каждого канала измерения (R и Хс), каждой используемой частоты и каждого диапазона измерений и сохраняются в памяти биоимпедансного анализатора в виде набора параметров или таблицы значений. При измерении импеданса объекта по полученному с детектора значению Ud с использованием калибровочной функции для используемой частоты и текущего диапазона измерений вычисляются измеренные значения Zm.
Погрешности измерения по источникам возникновения подразделяются на методические, инструментальные, внешние и субъективные (Нефедов и др., 2003).
Субъективные погрешности являются следствием ошибок оператора. Высокая степень автоматизации биоимпедансных анализаторов практически исключает ошибки при считывании результатов и выполнении промежуточных расчетов. Источником возможных ошибок является неправильная установка электродов. Но возникающие при этом случайные погрешности правильнее отнести не к измерению импеданса, а к методике оценки состава тела, так что они будут рассмотрены в следующей главе.

Инструментальные погрешности обусловлены характеристиками применяемой аппаратуры. Эти погрешности возникают по следующим причинам:
  • погрешности образцовых импедансов, используемых при калибровке;
  • температурная и временная нестабильность значений тока генератора и параметров измерительного тракта;
  • погрешности детекторов, связанных с их нелинейностью и инерционностью;
  • погрешности аналого-цифрового преобразования и вычисления.

Влияние большинства этих факторов в современной электроизмерительной аппаратуре может быть сведено до пренебрежимо малого уровня. Наиболее серьезную проблему могут представлять погрешности детекторов. Но они, как правило, являются систематическими и учитываются при калибровке. В целом, при современном уровне элементной базы и схемотехники инструментальная погрешность измерителя импеданса без особых затруднений обеспечивается в пределах десятых долей процента.
Внешние погрешности являются следствием действия внешних по отношению к измерительному прибору причин. К числу таких причин в первую очередь следует отнести изменения характеристик окружающей среды: температуры, влажности и т. д. В современных приборах влияние этих факторов также может быть уменьшено до допустимых пределов.
Еще один вид внешних воздействий — электромагнитные поля, излучаемые другими устройствами, например, входящим в состав биоимпедансного анализатора компьютером. На результаты измерений могут оказывать влияние сигналы радиостанций, для которых биообъект является антенной. Эти вопросы пока еще мало исследованы. Одним из способов уменьшения влияния внешних электромагнитных полей является рациональный выбор частот, на которых выполняются измерения.
Методические погрешности возникают вследствие неполного учета параметров эквивалентной схемы измерительной цепи при проведении измерения. Дело в том, что при измерении биоимпеданса значения некоторых параметров этой схемы могут существенно отличаться от значений, имевших место во время проведения калибровки. Анализу этого вида погрешностей уделено основное внимание в оставшейся части данного раздела.