Niepewność i błąd pomiaru to podstawowe twierdzenia badane w metrologii, a także jedno z ważnych pojęć często używanych przez testerów metrologii.Ma to bezpośredni związek z wiarygodnością wyników pomiarów oraz dokładnością i spójnością transmisji wartości.Jednak wiele osób łatwo myli lub błędnie używa tych dwóch pojęć ze względu na niejasne pojęcia.W artykule tym połączono doświadczenia ze studiowania „Oceny i wyrażania niepewności pomiaru”, aby skupić się na różnicach między nimi.Pierwszą rzeczą, którą należy wyjaśnić, jest koncepcyjna różnica między niepewnością pomiaru a błędem.
Niepewność pomiaru charakteryzuje ocenę zakresu wartości, w którym mieści się prawdziwa wartość mierzonej wartości.Podaje przedział, w którym może spaść wartość prawdziwa, zgodnie z pewnym prawdopodobieństwem ufności.Może to być odchylenie standardowe lub jego wielokrotność albo połowa szerokości przedziału wskazującego poziom ufności.Nie jest to konkretny prawdziwy błąd, po prostu ilościowo wyraża część zakresu błędu, której nie można skorygować w postaci parametrów.Wywodzi się z niedoskonałej korekcji skutków przypadkowych i skutków systematycznych i jest parametrem dyspersji używanym do charakteryzowania zmierzonych wartości, które są rozsądnie przypisane.Niepewność dzieli się na dwa rodzaje składników oceny, A i B, w zależności od sposobu ich uzyskania.Element oceny typu A to ocena niepewności dokonana poprzez analizę statystyczną serii obserwacji, natomiast element oceny typu B jest szacowany na podstawie doświadczenia lub innych informacji i zakłada się, że istnieje składnik niepewności reprezentowany przez przybliżone „odchylenie standardowe”.
W większości przypadków błąd odnosi się do błędu pomiaru, a jego tradycyjna definicja to różnica pomiędzy wynikiem pomiaru a rzeczywistą wartością mierzonej wartości.Zwykle można je podzielić na dwie kategorie: błędy systematyczne i błędy przypadkowe.Błąd istnieje obiektywnie i powinien mieć określoną wartość, ale ponieważ w większości przypadków prawdziwa wartość nie jest znana, nie można dokładnie określić prawdziwego błędu.Po prostu szukamy najlepszego przybliżenia wartości logicznej w określonych warunkach i nazywamy to konwencjonalną wartością logiczną.
Rozumiejąc koncepcję, widzimy, że istnieją głównie następujące różnice między niepewnością pomiaru a błędem pomiaru:
1. Różnice w celach oceny:
Niepewność pomiaru ma na celu wskazanie rozrzutu wartości mierzonej;
Celem błędu pomiaru jest wskazanie stopnia, w jakim wyniki pomiaru odbiegają od wartości rzeczywistej.
2. Różnica pomiędzy wynikami oceny:
Niepewność pomiaru jest parametrem bez znaku, wyrażonym przez odchylenie standardowe lub wielokrotność odchylenia standardowego lub połowę szerokości przedziału ufności.Jest oceniany przez ludzi na podstawie informacji, takich jak eksperymenty, dane i doświadczenie.Można to określić ilościowo za pomocą dwóch rodzajów metod oceny, A i B.;
Błąd pomiaru to wartość ze znakiem dodatnim lub ujemnym.Jego wartość to wynik pomiaru minus zmierzona wartość prawdziwa.Ponieważ prawdziwa wartość nie jest znana, nie można jej dokładnie określić.Jeżeli zamiast wartości prawdziwej zostanie użyta konwencjonalna wartość prawdziwa, można uzyskać jedynie wartość szacunkową.
3. Różnica czynników wpływających:
Niepewność pomiaru jest uzyskiwana przez ludzi w drodze analizy i oceny, a więc jest związana ze zrozumieniem przez ludzi wielkości mierzonej, wpływającej na ilość i proces pomiarowy;
Błędy pomiarowe istnieją obiektywnie, nie mają na nie wpływu czynniki zewnętrzne i nie zmieniają się wraz ze zrozumieniem ludzi;
Dlatego też podczas przeprowadzania analizy niepewności należy w pełni uwzględnić różne czynniki wpływające i zweryfikować ocenę niepewności.W przeciwnym wypadku, na skutek niewystarczającej analizy i estymacji, niepewność szacunkowa może być duża, gdy wynik pomiaru będzie bardzo zbliżony do wartości prawdziwej (czyli błąd jest mały) lub podana niepewność może być bardzo mała, gdy błąd pomiaru jest rzeczywiście duży.
4. Różnice z natury:
Ogólnie rzecz biorąc, nie ma potrzeby rozróżniania właściwości niepewności pomiaru i składników niepewności.Jeżeli zachodzi potrzeba ich rozróżnienia, należy je wyrazić jako: „składniki niepewności wprowadzone przez efekty losowe” i „składniki niepewności wprowadzone przez efekty systemowe”;
Błędy pomiarowe ze względu na ich właściwości można podzielić na błędy losowe i błędy systematyczne.Z definicji zarówno błędy przypadkowe, jak i błędy systematyczne są pojęciami idealnymi w przypadku nieskończenie wielu pomiarów.
5. Różnica pomiędzy korektą wyników pomiarów:
Samo określenie „niepewność” implikuje wartość możliwą do oszacowania.Nie odnosi się do konkretnej i dokładnej wartości błędu.Chociaż można ją oszacować, nie można jej użyć do skorygowania wartości.Niepewność wynikającą z niedoskonałych poprawek można uwzględnić jedynie w niepewności skorygowanych wyników pomiarów.
Jeżeli znana jest szacunkowa wartość błędu układu, wynik pomiaru można skorygować w celu uzyskania skorygowanego wyniku pomiaru.
Po skorygowaniu wielkość może być bliższa wartości prawdziwej, ale jej niepewność nie tylko nie maleje, ale czasami staje się większa.Dzieje się tak głównie dlatego, że nie możemy dokładnie wiedzieć, ile wynosi prawdziwa wartość, ale możemy jedynie oszacować stopień, w jakim wyniki pomiarów są bliskie lub odległe od wartości prawdziwej.
Chociaż niepewność i błąd pomiaru mają powyższe różnice, są one nadal ściśle powiązane.Pojęcie niepewności stanowi zastosowanie i rozwinięcie teorii błędu, a analiza błędów nadal stanowi teoretyczną podstawę oceny niepewności pomiaru, zwłaszcza przy szacowaniu składowych typu B, analiza błędów jest nierozłączna.Przykładowo charakterystykę przyrządów pomiarowych można opisać w kategoriach błędu maksymalnego dopuszczalnego, błędu wskazań itp. Wartość graniczna błędu dopuszczalnego przyrządu pomiarowego określona w specyfikacjach technicznych i przepisach nazywana jest „błędem maksymalnym dopuszczalnym” lub „dopuszczalny limit błędu”.Jest to dopuszczalny zakres błędu wskazań określony przez producenta dla danego typu przyrządu, a nie błąd rzeczywisty danego przyrządu.Maksymalny dopuszczalny błąd przyrządu pomiarowego można znaleźć w instrukcji przyrządu i jest on wyrażony znakiem plusa lub minusa, gdy jest wyrażony jako wartość liczbowa, zwykle wyrażany jako błąd bezwzględny, błąd względny, błąd odniesienia lub ich kombinacja.Np. ±0,1PV,±1% itd. Maksymalny dopuszczalny błąd przyrządu pomiarowego nie jest niepewnością pomiaru, ale może być wykorzystany jako podstawa do oceny niepewności pomiaru.Niepewność wprowadzaną przez przyrząd pomiarowy do wyniku pomiaru można oszacować według maksymalnego dopuszczalnego błędu przyrządu zgodnie z metodą oceny typu B.Innym przykładem jest różnica pomiędzy wartością wskazaną przyrządu pomiarowego a ustaloną wartością rzeczywistą odpowiedniego wejścia, czyli błędem wskazania przyrządu pomiarowego.W przypadku fizycznych narzędzi pomiarowych wskazana wartość jest ich wartością nominalną.Zwykle wartość podana lub odtworzona przez standard pomiarowy wyższego poziomu jest używana jako uzgodniona wartość prawdziwa (często nazywana wartością kalibracyjną lub wartością wzorcową).W pracach weryfikacyjnych, gdy niepewność rozszerzona wartości wzorcowej podawanej przez wzorzec pomiarowy wynosi od 1/3 do 1/10 błędu maksymalnego dopuszczalnego badanego przyrządu, a błąd wskazań badanego przyrządu mieści się w określonym maksymalnym dopuszczalnym błędzie błąd, można go uznać za kwalifikowany.
Czas publikacji: 10 sierpnia 2023 r
