Erreurs aléatoires et erreurs systématiques

Chaque processus de mesure a des erreurs associées, et il est important de savoir que les erreurs font partie du processus de mesure. En science et technologie, l’erreur ou l’incertitude d’une mesure est appelée erreur expérimentale ou erreur d’observation.

Il existe deux types d’erreurs ou d’incertitudes : les erreurs aléatoires et systématiques. Les erreurs aléatoires se produisent de manière imprévisible dans chaque mesure, tandis que les erreurs systématiques ont la même incidence dans chaque détermination effectuée. Les deux types d’erreurs sont intrinsèques à tout processus de mesure, mais les erreurs aléatoires peuvent être traitées statistiquement et donner des déterminations qui se regroupent autour de la vraie valeur, tandis que les erreurs systématiques peuvent parfois être minimisées en étalonnant l’équipement de mesure, mais il est important de les prendre en compte car s’ils ne sont pas corrigés, ils peuvent entraîner des mesures erronées qui affectent les conclusions de l’étude en cours.

erreurs aléatoires

Si plusieurs mesures de même grandeur sont faites, on verra que les valeurs que vous obtenez sont regroupées autour d’une certaine valeur ; par conséquent, l’erreur aléatoire affecte principalement la précision de la mesure . Les erreurs aléatoires affectent généralement le dernier chiffre significatif d’une mesure.

Les principales raisons des erreurs aléatoires sont associées aux limitations de l’instrument, aux facteurs environnementaux et à de légères variations dans la procédure de mesure. Voyons quelques exemples :

• Lors d’une pesée sur une balance, l’objet à peser est positionné différemment à chaque fois que la mesure est effectuée.
• Lorsque vous prenez une lecture de volume sur un flacon, vous pouvez lire la valeur sous un angle différent chaque fois que vous regardez l’échelle graduée.
• La mesure de la masse d’un échantillon sur une balance d’analyse peut différer si elle est affectée par des courants d’air .
• La mesure de la taille d’une personne est affectée par les changements de posture.
• La mesure de la vitesse du vent dépend de la hauteur et du moment où la mesure est effectuée ; plusieurs lectures doivent être prises et les valeurs obtenues moyennées pour obtenir une mesure représentative, car les rafales et les changements de direction du vent modifient chaque détermination spécifique.
• Les lectures doivent être estimées lorsqu’elles se situent entre des marques sur une échelle ou lorsque l’épaisseur d’une marque de mesure est prise en compte.

Étant donné que des erreurs aléatoires se produisent toujours et ne peuvent pas être prédites, il est important d’inclure dans la procédure de mesure la prise de plusieurs lectures de données, puis d’en faire la moyenne pour avoir une détermination précise de la valeur réelle du paramètre et en même temps savoir ce que c’est. la variabilité des mesures.

erreurs systématiques

Les erreurs systématiques sont prévisibles et ont toujours la même incidence. Les causes typiques d’erreurs systématiques comprennent les erreurs d’observation, l’étalonnage imparfait des instruments et l’incidence de facteurs environnementaux. Voyons quelques exemples :

• Oublier de tarer ou de remettre la balance à zéro. Cela produit des mesures de masse qui sont toujours en dehors de la valeur réelle de la même quantité (coïncidant avec la tare dans ce cas). Une erreur causée par la non mise à zéro d’un instrument avant utilisation est appelée une erreur de décalage.
• Ne lisez pas le ménisque sur une échelle graduée au niveau des yeux pour une mesure de volume. Cela se traduira toujours par une lecture incorrecte. La valeur observée sous-estimera ou surestimera la mesure correcte, selon que la lecture est prise au-dessus ou au-dessous de la marque.
• La mesure de la longueur avec une règle métallique donnera un résultat différent selon la température ambiante, en raison de la dilatation thermique du matériau.
• Un thermomètre calibré peut donner des lectures précises dans une certaine plage de température , mais peut devenir imprécis à des températures plus élevées ou plus basses, car tout étalonnage est valide dans une certaine plage de variation du paramètre.
• La distance mesurée est différente en utilisant un nouveau ruban à mesurer par rapport à la détermination faite avec un ancien ruban à mesurer étiré. Dans ce type de situation, les erreurs sont proportionnelles à la mesure et sont appelées erreurs de facteur d’échelle.
• Les mesures des équipements électroniques ont tendance à varier dans le temps en raison des variations de température des composants. On dit qu’ils sont sensibles à la dérive. Les mesures obtenues avec d’autres types d’instruments peuvent également être affectées lorsque l’appareil chauffe.

Une fois la cause identifiée, l’incidence des erreurs systématiques peut être réduite dans une certaine mesure et peut être minimisée en étalonnant régulièrement l’équipement, par exemple en incluant des contrôles dans les expériences, en amenant les instruments à la température de fonctionnement à laquelle il a été effectué. avant de prendre des mesures, ou en comparant les mesures avec des étalons.  

Bien que les erreurs aléatoires puissent être minimisées en augmentant le nombre de déterminations et en faisant la moyenne des résultats, il y aura toujours une incertitude de mesure associée à la variabilité intrinsèque du paramètre ou de la procédure de mesure. Dans le cas d’erreurs systématiques, la meilleure façon de les minimiser est de se familiariser avec les limites des instruments, d’avoir des expériences dans leur utilisation correcte et d’établir des procédures de mesure, et de s’y conformer strictement.

Fontaine

David A. Freedman. Modèles statistiques : théorie et pratique . Cambridge University Press, 2005.