مدل اوليه اي که يک مقدار اندازه‌گيري شده Xi را ترکيبي از مقدار واقعي x بعلاوه يک خطاي اندازه‌گيري є  تعريف مي‌کند، تنها نقطه شروع براي تحليل خطاهاي اندازه‌گيري مي‌باشد. براي جداسازي منابع مشخص خطا، بايد مدل اوليه توسعه داده شود تا شامل تعاريف دقيق انواع مختلف خطاهاي اندازه‌گيري گردد. در مقابل بايد از روشهاي ويژه جمع آوري داده‌ها (مانند طراحي آزمايشها) براي برآورد کردن سهم هر يک از اين خطاها در کل خطاي اندازه‌گيري استفاده شود. چنين مدلي را مي‌توان با بسط معادله مدل اوليه که در آن عبارت خطا، مرحله به مرحله به زيرگروههاي بيشتري تقسيم شده است بدست آورد. شکل زیر  مراحل تجزيه کل خطاي اندازه‌گيري را نشان مي‌دهد.

يک تقسيم ساده منابع مختلف خطاهاي اندازه‌گيري به دو دسته: خطاهاي منظم و خطاهاي تصادفي مي‌باشد. هر چند توافق کاملي درباره اينکه هر منبع خطا بايد به کدام گروه تعلق داشته باشد وجود ندارد، تعاريف زير احتمالاً بيانگر اکثريت ديدگاهها در اين زمينه مي‌باشد. اول آنکه، خطاهاي منظم که به آن مقادير خارج از تنظيم (offsets) يا مقادير گرايش (biases) گفته مي‌شود، مقادير ثابتي تعريف مي‌شوند که در سطح اين مقادير داده‌هاي بدست آمده از يک وسيله اندازه‌گيري بطور متوسط از مقدار واقعي که اندازه‌گيري شده است فاصله پيدا مي‌کنند.

مثلاً وقتي ترازوئي بطور پياپي 5 گرم از وزن واقعي يک شئ تفاوت نشان مي‌دهد، گفته مي‌شود که داراي خطاي منظم 5 گرم يا به عبارت ديگر داراي گرايش 5 گرم مي‌باشد.

اندازه خطاي منظم يک وسيله اندازه‌گيري معمولاً توسط سازنده يا آزمايشگاه کاليبراسيون تعيين مي‌شود. 

از طرف ديگر، خطاهاي تصادفي، خطاهائي هستند که بخاطر تفاوت در ميان وسايل اندازه‌گيري، تفاوت در ميان اپراتورها، عدم ثبات دستگاه اندازه‌گيري طي زمان، تغييرات محيطي و تنظيم‌هاي مختلف بوجود مي‌آيد. هر چند 

خطاهاي تصادفي را  نمي توان بطور دقيق پيش بيني کرد، اما اگر فردي در هنگام اندازه‌گيريها از طرحهاي آزمايش مشخصي پيروي کند و سپس براي تعيين برآوردها از توزيعهاي احتمال (معمولاً توزيع نرمال) استفاده نمايد، مي‌تواند اندازه‌هاي آنها را برآورد کند.

براي شروع تحليل قابليت اندازه‌گيري (measurement capability)، لازم است با تعاريف صحت (accuracy)، دقت (precision)، تکرارپذيري (repeatability) و تجديدپذيري (reproducibility)‌ آشنا شويم. با تصور کردن شکل هيستوگرام اندازه‌هاي تکرار شده، صحت را مي‌توانيم بصورت تفاوت بين مقدار واقعي x و وسط هيستوگرام، تعريف نمائيم يعني:

 X_m - X

شکل زیر نمونه هيستوگرام مقادير اندازه‌گيري شده که در اطراف ميانگين m اين اندازه‌ها تمرکز يافته‌اند را نشان مي‌دهد.

دقت (precision) يک وسيله اندازه‌گيري درجه نزديکي اندازه‌هاي تکراري با يکديگر را توصيف مي‌کند. اين اندازه‌ها ممکن است با مقدار واقعي x نيز فاصله داشته باشند. دقت هميشه تقريباً با انحراف استاندارد نمونه مقادير اندازه‌گيري شده تعيين مي‌شود.

براي توضيح مطلب, هيستوگرام شکل زیر اندازه‌هاي بدست آمده توسط وسايل اندازه‌گيري با دقت‌هاي متفاوت را نشان مي‌دهد.

از اين تعاريف مي‌توان نتيجه گرفت که هر گونه ترکيب صحت (کم يا زياد) و دقت (کم يا زياد) اندازه‌ها امکانپذير است. اين مطلب در شکل زیر نشان داده شده است