Η αβεβαιότητα και το σφάλμα μέτρησης είναι βασικές προτάσεις που μελετώνται στη μετρολογία και επίσης μια από τις σημαντικές έννοιες που χρησιμοποιούνται συχνά από τους ελεγκτές μετρολογίας.Σχετίζεται άμεσα με την αξιοπιστία των αποτελεσμάτων της μέτρησης και την ακρίβεια και συνέπεια της μετάδοσης της αξίας.Ωστόσο, πολλοί άνθρωποι εύκολα μπερδεύουν ή κάνουν κακή χρήση των δύο λόγω ασαφών εννοιών.Αυτό το άρθρο συνδυάζει την εμπειρία της μελέτης "Αξιολόγηση και έκφραση της αβεβαιότητας μέτρησης" για να επικεντρωθεί στις διαφορές μεταξύ των δύο.Το πρώτο πράγμα που πρέπει να είναι σαφές είναι η εννοιολογική διαφορά μεταξύ αβεβαιότητας μέτρησης και σφάλματος.
Η αβεβαιότητα μέτρησης χαρακτηρίζει την αξιολόγηση του εύρους τιμών στο οποίο βρίσκεται η πραγματική τιμή της μετρούμενης τιμής.Δίνει το διάστημα στο οποίο η πραγματική τιμή μπορεί να πέσει σύμφωνα με μια συγκεκριμένη πιθανότητα εμπιστοσύνης.Μπορεί να είναι η τυπική απόκλιση ή πολλαπλάσια αυτής ή το μισό πλάτος του διαστήματος που υποδεικνύει το επίπεδο εμπιστοσύνης.Δεν είναι ένα συγκεκριμένο αληθινό σφάλμα, απλώς εκφράζει ποσοτικά το τμήμα του εύρους σφαλμάτων που δεν μπορεί να διορθωθεί με τη μορφή παραμέτρων.Προέρχεται από την ατελή διόρθωση των τυχαίων και συστηματικών επιδράσεων και είναι μια παράμετρος διασποράς που χρησιμοποιείται για τον χαρακτηρισμό των μετρούμενων τιμών που έχουν αποδοθεί εύλογα.Η αβεβαιότητα χωρίζεται σε δύο τύπους συνιστωσών αξιολόγησης, Α και Β, ανάλογα με τη μέθοδο απόκτησής τους.Η συνιστώσα αξιολόγησης τύπου Α είναι η αξιολόγηση αβεβαιότητας που πραγματοποιείται μέσω της στατιστικής ανάλυσης σειρών παρατήρησης και η συνιστώσα αξιολόγησης τύπου Β εκτιμάται με βάση την εμπειρία ή άλλες πληροφορίες και θεωρείται ότι υπάρχει μια συνιστώσα αβεβαιότητας που αντιπροσωπεύεται από μια κατά προσέγγιση "τυπική απόκλιση".
Στις περισσότερες περιπτώσεις, το σφάλμα αναφέρεται στο σφάλμα μέτρησης και ο παραδοσιακός ορισμός του είναι η διαφορά μεταξύ του αποτελέσματος της μέτρησης και της πραγματικής τιμής της μετρούμενης τιμής.Συνήθως μπορεί να χωριστεί σε δύο κατηγορίες: συστηματικά σφάλματα και τυχαία σφάλματα.Το σφάλμα υπάρχει αντικειμενικά και θα πρέπει να είναι μια καθορισμένη τιμή, αλλά επειδή η πραγματική τιμή δεν είναι γνωστή στις περισσότερες περιπτώσεις, το αληθινό σφάλμα δεν μπορεί να γίνει γνωστό με ακρίβεια.Απλώς αναζητούμε την καλύτερη προσέγγιση της τιμής αλήθειας υπό ορισμένες συνθήκες και την ονομάζουμε συμβατική τιμή αλήθειας.
Μέσα από την κατανόηση της έννοιας, μπορούμε να δούμε ότι υπάρχουν κυρίως οι ακόλουθες διαφορές μεταξύ της αβεβαιότητας μέτρησης και του σφάλματος μέτρησης:
1. Διαφορές στους σκοπούς αξιολόγησης:
Η αβεβαιότητα της μέτρησης προορίζεται να υποδεικνύει τη διασπορά της μετρούμενης τιμής.
Ο σκοπός του σφάλματος μέτρησης είναι να δείξει τον βαθμό στον οποίο τα αποτελέσματα της μέτρησης αποκλίνουν από την πραγματική τιμή.
2. Η διαφορά μεταξύ των αποτελεσμάτων της αξιολόγησης:
Η αβεβαιότητα μέτρησης είναι μια ασήμαντη παράμετρος που εκφράζεται με τυπική απόκλιση ή πολλαπλάσια τυπικής απόκλισης ή το μισό πλάτος του διαστήματος εμπιστοσύνης.Αξιολογείται από άτομα με βάση πληροφορίες όπως πειράματα, δεδομένα και εμπειρία.Μπορεί να προσδιοριστεί ποσοτικά με δύο τύπους μεθόδων αξιολόγησης, Α και Β.
Το σφάλμα μέτρησης είναι μια τιμή με θετικό ή αρνητικό πρόσημο.Η τιμή του είναι το αποτέλεσμα της μέτρησης μείον τη μετρούμενη πραγματική τιμή.Δεδομένου ότι η πραγματική τιμή είναι άγνωστη, δεν μπορεί να ληφθεί με ακρίβεια.Όταν χρησιμοποιείται η συμβατική αληθινή τιμή αντί της πραγματικής τιμής, μπορεί να ληφθεί μόνο η εκτιμώμενη τιμή.
3. Η διαφορά των παραγόντων που επηρεάζουν:
Η αβεβαιότητα μέτρησης λαμβάνεται από τα άτομα μέσω ανάλυσης και αξιολόγησης, επομένως σχετίζεται με την κατανόηση των μετρήσεων από τους ανθρώπους, επηρεάζοντας την ποσότητα και τη διαδικασία μέτρησης.
Τα σφάλματα μέτρησης υπάρχουν αντικειμενικά, δεν επηρεάζονται από εξωτερικούς παράγοντες και δεν αλλάζουν με την κατανόηση των ανθρώπων.
Επομένως, κατά την εκτέλεση της ανάλυσης αβεβαιότητας, θα πρέπει να λαμβάνονται πλήρως υπόψη διάφοροι παράγοντες επιρροής και να επαληθεύεται η αξιολόγηση της αβεβαιότητας.Διαφορετικά, λόγω ανεπαρκούς ανάλυσης και εκτίμησης, η εκτιμώμενη αβεβαιότητα μπορεί να είναι μεγάλη όταν το αποτέλεσμα της μέτρησης είναι πολύ κοντά στην πραγματική τιμή (δηλαδή, το σφάλμα είναι μικρό) ή η αβεβαιότητα που δίνεται μπορεί να είναι πολύ μικρή όταν το σφάλμα μέτρησης είναι πραγματικά μεγάλο.
4. Διαφορές από τη φύση:
Γενικά δεν είναι απαραίτητο να διακρίνουμε τις ιδιότητες της αβεβαιότητας μέτρησης και των συνιστωσών αβεβαιότητας.Εάν χρειάζεται να διακριθούν, θα πρέπει να εκφράζονται ως: "Στοιχεία αβεβαιότητας που εισάγονται από τυχαία εφέ" και "Στοιχεία αβεβαιότητας που εισάγονται από επιδράσεις συστήματος".
Τα σφάλματα μέτρησης μπορούν να χωριστούν σε τυχαία σφάλματα και σε συστηματικά σφάλματα ανάλογα με τις ιδιότητές τους.Εξ ορισμού, τόσο τα τυχαία σφάλματα όσο και τα συστηματικά σφάλματα είναι ιδανικές έννοιες στην περίπτωση άπειρων πολλών μετρήσεων.
5. Η διαφορά μεταξύ της διόρθωσης των αποτελεσμάτων της μέτρησης:
Ο ίδιος ο όρος «αβεβαιότητα» υποδηλώνει μια εκτιμήσιμη αξία.Δεν αναφέρεται σε συγκεκριμένη και ακριβή τιμή σφάλματος.Αν και μπορεί να εκτιμηθεί, δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη διόρθωση της τιμής.Η αβεβαιότητα που εισάγεται από τις ατελείς διορθώσεις μπορεί να ληφθεί υπόψη μόνο στην αβεβαιότητα των διορθωμένων αποτελεσμάτων μέτρησης.
Εάν είναι γνωστή η εκτιμώμενη τιμή του σφάλματος συστήματος, το αποτέλεσμα της μέτρησης μπορεί να διορθωθεί για να ληφθεί το διορθωμένο αποτέλεσμα μέτρησης.
Αφού διορθωθεί ένα μέγεθος, μπορεί να είναι πιο κοντά στην πραγματική τιμή, αλλά η αβεβαιότητά του όχι μόνο δεν μειώνεται, αλλά μερικές φορές γίνεται μεγαλύτερη.Αυτό οφείλεται κυρίως στο ότι δεν μπορούμε να γνωρίζουμε ακριβώς πόσο είναι η πραγματική τιμή, αλλά μπορούμε μόνο να εκτιμήσουμε τον βαθμό στον οποίο τα αποτελέσματα της μέτρησης είναι κοντά ή μακριά από την πραγματική τιμή.
Αν και η αβεβαιότητα και το σφάλμα μέτρησης έχουν τις παραπάνω διαφορές, εξακολουθούν να συνδέονται στενά.Η έννοια της αβεβαιότητας είναι η εφαρμογή και η επέκταση της θεωρίας σφαλμάτων, και η ανάλυση σφαλμάτων εξακολουθεί να είναι η θεωρητική βάση για την αξιολόγηση της αβεβαιότητας μέτρησης, ειδικά κατά την εκτίμηση των συνιστωσών τύπου Β, η ανάλυση σφαλμάτων είναι αδιαχώριστη.Για παράδειγμα, τα χαρακτηριστικά των οργάνων μέτρησης μπορούν να περιγραφούν ως μέγιστο επιτρεπόμενο σφάλμα, σφάλμα ένδειξης κ.λπ. Η οριακή τιμή του επιτρεπόμενου σφάλματος του οργάνου μέτρησης που καθορίζεται στις τεχνικές προδιαγραφές και κανονισμούς ονομάζεται "μέγιστο επιτρεπόμενο σφάλμα" ή "επιτρεπόμενο όριο σφάλματος".Είναι το επιτρεπόμενο εύρος του σφάλματος ένδειξης που καθορίζεται από τον κατασκευαστή για έναν συγκεκριμένο τύπο οργάνου, όχι το πραγματικό σφάλμα ενός συγκεκριμένου οργάνου.Το μέγιστο επιτρεπόμενο σφάλμα ενός οργάνου μέτρησης βρίσκεται στο εγχειρίδιο του οργάνου και εκφράζεται με ένα σύμβολο συν ή πλην όταν εκφράζεται ως αριθμητική τιμή, συνήθως εκφρασμένη σε απόλυτο σφάλμα, σχετικό σφάλμα, σφάλμα αναφοράς ή συνδυασμό αυτών.Για παράδειγμα±0,1PV,±1%, κ.λπ. Το μέγιστο επιτρεπόμενο σφάλμα του οργάνου μέτρησης δεν είναι η αβεβαιότητα μέτρησης, αλλά μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως βάση για την αξιολόγηση της αβεβαιότητας μέτρησης.Η αβεβαιότητα που εισάγει το όργανο μέτρησης στο αποτέλεσμα της μέτρησης μπορεί να αξιολογηθεί σύμφωνα με το μέγιστο επιτρεπόμενο σφάλμα του οργάνου σύμφωνα με τη μέθοδο αξιολόγησης τύπου Β.Ένα άλλο παράδειγμα είναι η διαφορά μεταξύ της τιμής ένδειξης του οργάνου μέτρησης και της συμφωνημένης πραγματικής τιμής της αντίστοιχης εισόδου, που είναι το σφάλμα ένδειξης του οργάνου μέτρησης.Για τα φυσικά εργαλεία μέτρησης, η υποδεικνυόμενη τιμή είναι η ονομαστική τους τιμή.Συνήθως, η τιμή που παρέχεται ή αναπαράγεται από ένα πρότυπο μέτρησης υψηλότερου επιπέδου χρησιμοποιείται ως η συμφωνημένη πραγματική τιμή (συχνά ονομάζεται τιμή βαθμονόμησης ή τυπική τιμή).Στην εργασία επαλήθευσης, όταν η διευρυμένη αβεβαιότητα της τυπικής τιμής που δίνεται από το πρότυπο μέτρησης είναι 1/3 έως 1/10 του μέγιστου επιτρεπόμενου σφάλματος του ελεγμένου οργάνου και το σφάλμα ένδειξης του ελεγμένου οργάνου είναι εντός του καθορισμένου μέγιστου επιτρεπόμενου σφάλμα, μπορεί να κριθεί ως κατάλληλο.
Ώρα δημοσίευσης: Αύγ-10-2023
