Неопределеността и грешката на измерването са основни положения, изучавани в метрологията, а също и едни от важните понятия, често използвани от метрологичните тестери. Те са пряко свързани с надеждността на резултатите от измерванията и точността и последователността на предаването на стойността. Много хора обаче лесно бъркат или злоупотребяват с двете поради неясни понятия. Тази статия комбинира опита от изучаването на „Оценка и изразяване на неопределеността на измерването“, за да се съсредоточи върху разликите между двете. Първото нещо, което трябва да бъде ясно, е концептуалната разлика между неопределеността на измерването и грешката.
Неопределеността на измерването характеризира оценката на диапазона от стойности, в който се намира истинската стойност на измерената величина.Той дава интервала, в който истинската стойност може да попадне според определена вероятност на доверие. Може да бъде стандартното отклонение или кратни на него, или полуширината на интервала, показваща нивото на доверие. Това не е специфична истинска грешка, а просто количествено изразява частта от диапазона на грешката, която не може да бъде коригирана под формата на параметри. Тя се получава от несъвършената корекция на случайни ефекти и систематични ефекти и е параметър на дисперсия, използван за характеризиране на измерените стойности, които са разумно определени. Неопределеността се разделя на два вида компоненти за оценка, А и Б, според метода на получаването им. Компонент за оценка тип А е оценката на неопределеността, направена чрез статистически анализ на серии от наблюдения, а компонентът за оценка тип Б се оценява въз основа на опит или друга информация и се приема, че има компонент на неопределеност, представен от приблизително „стандартно отклонение“.
В повечето случаи грешката се отнася до грешка в измерването, а традиционното ѝ определение е разликата между резултата от измерването и истинската стойност на измерената стойност.Обикновено могат да се разделят на две категории: систематични грешки и случайни грешки. Грешката съществува обективно и би трябвало да е определена стойност, но тъй като истинската стойност не е известна в повечето случаи, истинската грешка не може да бъде известна точно. Ние просто търсим най-доброто приближение на истинностната стойност при определени условия и я наричаме конвенционална истинностна стойност.
Чрез разбирането на концепцията можем да видим, че съществуват следните основни разлики между неопределеността на измерването и грешката на измерването:
1. Разлики в целите на оценяването:
Неопределеността на измерването е предназначена да посочи разсейването на измерената стойност;
Целта на грешката в измерването е да се посочи степента, до която резултатите от измерването се отклоняват от истинската стойност.
2. Разликата между резултатите от оценката:
Неопределеността на измерването е параметър без знак, изразен чрез стандартно отклонение или кратни на стандартното отклонение, или полуширината на доверителния интервал. Тя се оценява от хора въз основа на информация като експерименти, данни и опит. Може да се определи количествено чрез два вида методи за оценка, А и Б.
Грешката в измерването е стойност с положителен или отрицателен знак. Нейната стойност е резултатът от измерването минус измерената истинска стойност. Тъй като истинската стойност е неизвестна, тя не може да бъде получена точно. Когато се използва конвенционалната истинска стойност вместо истинската стойност, може да се получи само приблизителната стойност.
3. Разликата във влияещите фактори:
Неопределеността на измерването се получава от хората чрез анализ и оценка, така че е свързана с разбирането на хората за измерваната величина, влияейки върху количеството и процеса на измерване;
Грешките в измерването съществуват обективно, не се влияят от външни фактори и не се променят с разбирането на хората;
Следователно, при извършване на анализ на неопределеността, различните влияещи фактори трябва да бъдат напълно взети предвид и оценката на неопределеността трябва да бъде проверена. В противен случай, поради недостатъчен анализ и оценка, оценената неопределеност може да бъде голяма, когато резултатът от измерването е много близък до истинската стойност (т.е. грешката е малка), или дадената неопределеност може да бъде много малка, когато грешката в измерването е действително голяма.
4. Разлики по естество:
Обикновено не е необходимо да се прави разлика между свойствата на неопределеността на измерването и компонентите на неопределеността. Ако е необходимо да се направи разграничение, те трябва да се изразят като: „компоненти на неопределеността, въведени от случайни ефекти“ и „компоненти на неопределеността, въведени от системни ефекти“;
Грешките в измерването могат да бъдат разделени на случайни грешки и систематични грешки според техните свойства. По дефиниция, както случайните грешки, така и систематичните грешки са идеални понятия в случай на безкрайно много измервания.
5. Разликата между корекцията на резултатите от измерването:
Самият термин „неопределеност“ предполага оценима стойност. Той не се отнася до конкретна и точна стойност на грешката. Въпреки че може да бъде оценена, тя не може да се използва за коригиране на стойността. Неопределеността, въведена от несъвършените корекции, може да се вземе предвид само в неопределеността на коригираните резултати от измерването.
Ако е известна очакваната стойност на системната грешка, резултатът от измерването може да бъде коригиран, за да се получи коригираният резултат от измерването.
След коригиране на величината, тя може да е по-близо до истинската стойност, но нейната неопределеност не само не намалява, но понякога става по-голяма. Това е така, защото не можем да знаем точно колко е истинската стойност, а можем само да оценим степента, до която резултатите от измерването са близки или отдалечени от истинската стойност.
Въпреки че неопределеността на измерването и грешката имат гореспоменатите разлики, те все още са тясно свързани. Концепцията за неопределеност е приложение и разширяване на теорията за грешките, а анализът на грешките все още е теоретичната основа за оценка на неопределеността на измерването, особено при оценка на B-тип компоненти, анализът на грешките е неразделен. Например, характеристиките на измервателните уреди могат да бъдат описани като максимално допустима грешка, грешка на показанието и др. Граничната стойност на допустимата грешка на измервателния уред, посочена в техническите спецификации и регламенти, се нарича „максимално допустима грешка“ или „граница на допустимата грешка“. Това е допустимият диапазон на грешката на показанието, посочен от производителя за определен тип инструмент, а не действителната грешка на определен инструмент. Максимално допустимата грешка на измервателен уред може да бъде намерена в ръководството за употреба на уреда и се изразява със знак плюс или минус, когато е изразена като числова стойност, обикновено изразявана като абсолютна грешка, относителна грешка, референтна грешка или комбинация от тях. Например ±0,1 PV, ±1% и др. Максимално допустимата грешка на измервателния уред не е неопределеността на измерването, но може да се използва като основа за оценка на неопределеността на измерването. Неопределеността, внесена от измервателния уред в резултата от измерването, може да бъде оценена според максимално допустимата грешка на уреда съгласно метода за оценка от тип B. Друг пример е разликата между показаната стойност на измервателния уред и договорената истинска стойност на съответния вход, която е грешката на показанието на измервателния уред. За физически измервателни инструменти, показаната стойност е нейната номинална стойност. Обикновено стойността, предоставена или възпроизведена от еталон за измерване от по-високо ниво, се използва като договорена истинска стойност (често наричана калибровъчна стойност или стандартна стойност). При проверката, когато разширената неопределеност на стандартната стойност, дадена от еталона за измерване, е от 1/3 до 1/10 от максимално допустимата грешка на тествания уред и грешката на показанието на тествания уред е в рамките на определената максимално допустима грешка, той може да се счита за квалифициран.
Време на публикуване: 10 август 2023 г.
