Tabla de Contenidos
Każdy proces pomiarowy wiąże się z błędami i ważne jest, aby wiedzieć, że błędy są częścią procesu pomiarowego. W nauce i technice błąd lub niepewność pomiaru nazywa się błędem eksperymentalnym lub błędem obserwacji.
Istnieją dwa rodzaje błędów lub niepewności : błędy przypadkowe i błędy systematyczne. Przypadkowe błędy pojawiają się w sposób nieprzewidywalny w każdym pomiarze, podczas gdy błędy systematyczne występują w takim samym stopniu w każdym wykonanym oznaczeniu. Oba rodzaje błędów są nieodłącznym elementem każdego procesu pomiarowego, ale błędy przypadkowe można traktować statystycznie i uzyskiwać ustalenia, które skupiają się wokół rzeczywistej wartości, podczas gdy błędy systematyczne można czasem zminimalizować poprzez kalibrację sprzętu pomiarowego, ale ważne jest, aby wziąć je pod uwagę pod uwagę, ponieważ jeśli nie zostaną skorygowane, mogą spowodować nieprawidłowe pomiary, które mają wpływ na wnioski z przeprowadzanego badania.
przypadkowe błędy
Jeśli zostanie wykonanych kilka pomiarów tej samej wielkości, okaże się, że uzyskane wartości są zgrupowane wokół określonej wartości; dlatego błąd przypadkowy wpływa głównie na dokładność pomiaru . Przypadkowe błędy zwykle dotyczą ostatniej znaczącej cyfry pomiaru.
Główne przyczyny błędów przypadkowych są związane z ograniczeniami przyrządu, czynnikami środowiskowymi i niewielkimi różnicami w procedurze pomiarowej. Zobaczmy kilka przykładów:
- Podczas ważenia na wadze ważony przedmiot za każdym razem jest ustawiany inaczej.
- Wykonując odczyt objętości na kolbie, możesz odczytać wartość pod innym kątem za każdym razem, gdy spojrzysz na podziałkę.
- Pomiar masy próbki na wadze analitycznej może różnić się pod wpływem prądów powietrza .
- Na pomiar wzrostu osoby mają wpływ zmiany postawy.
- Pomiar prędkości wiatru zależy od wysokości i momentu, w którym pomiar jest dokonywany; należy wykonać kilka odczytów, a uzyskane wartości uśrednić, aby uzyskać reprezentatywny pomiar, ponieważ porywy i zmiany kierunku wiatru modyfikują każde określone oznaczenie.
- Odczyty należy oszacować, gdy mieszczą się między kreskami na podziałce lub gdy uwzględnia się grubość kreski pomiarowej.
Ponieważ błędy losowe występują zawsze i nie można ich przewidzieć, ważne jest, aby w procedurze pomiarowej uwzględnić kilka odczytów danych, a następnie je uśrednić, aby dokładnie określić prawdziwą wartość parametru i jednocześnie wiedzieć, jaka ona jest. zmienność pomiarów.
błędy systematyczne
Błędy systematyczne są przewidywalne i zawsze mają tę samą częstość występowania. Typowe przyczyny błędów systematycznych obejmują błędy obserwacji, niedoskonałą kalibrację przyrządów oraz występowanie czynników środowiskowych. Zobaczmy kilka przykładów:
- Zapomnienie o wytarowaniu lub wyzerowaniu wagi. Powoduje to pomiary masy, które zawsze różnią się od rzeczywistej wartości o tę samą wartość (w tym przypadku pokrywają się z tarą). Błąd spowodowany niezerowaniem przyrządu przed użyciem nazywany jest błędem przesunięcia.
- Nie czytaj menisku na skali na wysokości oczu w celu pomiaru objętości. To zawsze skutkuje błędnym odczytem. Zaobserwowana wartość będzie zaniżać lub przeszacowywać prawidłowy pomiar, w zależności od tego, czy odczyt zostanie wykonany powyżej, czy poniżej znaku.
- Pomiar długości metalową linijką da inny wynik w zależności od temperatury otoczenia, ze względu na rozszerzalność cieplną materiału.
- Skalibrowany termometr może dawać dokładne odczyty w określonym zakresie temperatur , ale może być niedokładny w wyższych lub niższych temperaturach, ponieważ każda kalibracja jest ważna w pewnym zakresie zmienności parametru.
- Zmierzona odległość jest inna przy użyciu nowej taśmy mierniczej w porównaniu do określenia wykonanego przy użyciu starej, rozciągniętej taśmy mierniczej. W tego typu sytuacjach błędy są proporcjonalne do pomiaru i nazywane są błędami współczynnika skali.
- Pomiary sprzętu elektronicznego zwykle zmieniają się w czasie ze względu na zmiany temperatury komponentów. Mówi się, że są podatne na dryf. Nagrzewanie się urządzenia może również wpływać na pomiary uzyskane za pomocą innych typów instrumentów.
Po zidentyfikowaniu przyczyny częstość występowania błędów systematycznych można do pewnego stopnia zmniejszyć i zminimalizować poprzez rutynową kalibrację sprzętu, na przykład poprzez włączenie kontroli do eksperymentów, doprowadzając instrumenty do temperatury roboczej, w której została przeprowadzona. przed wykonaniem odczytów lub poprzez porównanie pomiarów z wzorcami.
Chociaż błędy przypadkowe można zminimalizować, zwiększając liczbę oznaczeń i uśredniając wyniki, zawsze będzie istniała niepewność pomiaru związana z wewnętrzną zmiennością parametru lub procedury pomiarowej. W przypadku błędów systematycznych najlepszym sposobem na ich zminimalizowanie jest zapoznanie się z ograniczeniami przyrządów, doświadczenie w ich prawidłowym użytkowaniu oraz ustalenie procedur pomiarowych i ścisłe ich przestrzeganie.
Fontanna
Davida A. Freedmana. Modele statystyczne: teoria i praktyka . Cambridge University Press, 2005.
