Diferența dintre incertitudinea de măsurare și eroarea de măsurare

Incertitudinea și eroarea de măsurare sunt principii de bază studiate în metrologie și, de asemenea, unul dintre conceptele importante adesea utilizate de către specialiștii în metrologie. Acestea sunt direct legate de fiabilitatea rezultatelor măsurătorilor și de acuratețea și consecvența transmiterii valorii. Cu toate acestea, mulți oameni le confundă sau le utilizează greșit cu ușurință pe cele două din cauza conceptelor neclare. Acest articol combină experiența studierii „Evaluării și exprimării incertitudinii de măsurare” pentru a se concentra pe diferențele dintre cele două. Primul lucru care trebuie clarificat este diferența conceptuală dintre incertitudinea de măsurare și eroare.

Incertitudinea măsurării caracterizează evaluarea intervalului de valori în care se află valoarea reală a valorii măsurate.Acesta indică intervalul în care valoarea reală se poate încadra conform unei anumite probabilități de încredere. Poate fi abaterea standard sau multipli ai acesteia, sau jumătatea intervalului care indică nivelul de încredere. Nu este o eroare reală specifică, ci doar exprimă cantitativ partea din intervalul de eroare care nu poate fi corectată sub formă de parametri. Este derivată din corecția imperfectă a efectelor accidentale și a efectelor sistematice și este un parametru de dispersie utilizat pentru a caracteriza valorile măsurate care sunt atribuite în mod rezonabil. Incertitudinea este împărțită în două tipuri de componente de evaluare, A și B, în funcție de metoda de obținere a acestora. Componenta de evaluare de tip A este evaluarea incertitudinii realizată prin analiza statistică a seriilor de observații, iar componenta de evaluare de tip B este estimată pe baza experienței sau a altor informații, presupunându-se că există o componentă de incertitudine reprezentată de o „abatere standard” aproximativă.

În majoritatea cazurilor, eroarea se referă la eroarea de măsurare, iar definiția sa tradițională este diferența dintre rezultatul măsurării și valoarea reală a valorii măsurate.De obicei, pot fi împărțite în două categorii: erori sistematice și erori accidentale. Eroarea există obiectiv și ar trebui să aibă o valoare definită, dar, deoarece valoarea reală nu este cunoscută în majoritatea cazurilor, eroarea reală nu poate fi cunoscută cu exactitate. Căutăm doar cea mai bună aproximare a valorii de adevăr în anumite condiții și o numim valoare convențională de adevăr.

Prin înțelegerea conceptului, putem observa că există în principal următoarele diferențe între incertitudinea de măsurare și eroarea de măsurare:

1. Diferențe în scopurile evaluării:

Incertitudinea măsurării are scopul de a indica împrăștierea valorii măsurate;

Scopul erorii de măsurare este de a indica gradul în care rezultatele măsurătorilor se abat de la valoarea reală.

2. Diferența dintre rezultatele evaluării:

Incertitudinea măsurării este un parametru fără semn, exprimat prin abaterea standard sau multipli ai abaterii standard sau prin jumătatea intervalului de încredere. Este evaluată de persoane pe baza unor informații precum experimente, date și experiență. Poate fi determinată cantitativ prin două tipuri de metode de evaluare, A și B.

Eroarea de măsurare este o valoare cu semn pozitiv sau negativ. Valoarea sa este rezultatul măsurării minus valoarea reală măsurată. Deoarece valoarea reală este necunoscută, aceasta nu poate fi obținută cu precizie. Atunci când se utilizează valoarea reală convențională în locul valorii reale, se poate obține doar valoarea estimată.

3. Diferența factorilor de influență:

Incertitudinea măsurării este obținută de oameni prin analiză și evaluare, deci este legată de înțelegerea de către oameni a măsurandului, influențând mărimea și procesul de măsurare;

Erorile de măsurare există obiectiv, nu sunt afectate de factori externi și nu se modifică odată cu înțelegerea oamenilor;

Prin urmare, atunci când se efectuează analiza incertitudinii, diverși factori de influență ar trebui luați în considerare pe deplin, iar evaluarea incertitudinii ar trebui verificată. În caz contrar, din cauza unei analize și estimări insuficiente, incertitudinea estimată poate fi mare atunci când rezultatul măsurării este foarte aproape de valoarea reală (adică eroarea este mică) sau incertitudinea dată poate fi foarte mică atunci când eroarea de măsurare este de fapt mare.

4. Diferențe prin natură:

În general, nu este necesar să se facă distincția între proprietățile incertitudinii de măsurare și componentele incertitudinii. Dacă este necesar să se facă distincția între ele, acestea ar trebui exprimate ca: „componente ale incertitudinii introduse de efecte aleatorii” și „componente ale incertitudinii introduse de efectele sistemului”;

Erorile de măsurare pot fi împărțite în erori aleatorii și erori sistematice în funcție de proprietățile lor. Prin definiție, atât erorile aleatorii, cât și erorile sistematice sunt concepte ideale în cazul unui număr infinit de măsurători.

5. Diferența dintre corectarea rezultatelor măsurătorilor:

Termenul „incertitudine” în sine implică o valoare estimabilă. Nu se referă la o valoare de eroare specifică și exactă. Deși poate fi estimată, nu poate fi utilizată pentru a corecta valoarea. Incertitudinea introdusă de corecțiile imperfecte poate fi luată în considerare doar în incertitudinea rezultatelor măsurătorilor corectate.

Dacă valoarea estimată a erorii de sistem este cunoscută, rezultatul măsurării poate fi corectat pentru a obține rezultatul corectat al măsurării.

După ce o magnitudine este corectată, aceasta poate fi mai aproape de valoarea reală, dar incertitudinea sa nu numai că nu scade, dar uneori devine și mai mare. Acest lucru se datorează în principal faptului că nu putem ști exact cât este valoarea reală, ci putem doar estima gradul în care rezultatele măsurătorilor sunt apropiate sau departe de valoarea reală.

Deși incertitudinea de măsurare și eroarea prezintă diferențele menționate mai sus, acestea sunt totuși strâns legate. Conceptul de incertitudine reprezintă aplicarea și extinderea teoriei erorilor, iar analiza erorilor este încă baza teoretică pentru evaluarea incertitudinii de măsurare, în special atunci când se estimează componente de tip B, analiza erorilor fiind inseparabilă. De exemplu, caracteristicile instrumentelor de măsurare pot fi descrise în termeni de eroare maximă admisibilă, eroare de indicație etc. Valoarea limită a erorii admisibile a instrumentului de măsurare specificată în specificațiile și reglementările tehnice se numește „eroare maximă admisibilă” sau „limită de eroare admisibilă”. Este intervalul admisibil al erorii de indicație specificat de producător pentru un anumit tip de instrument, nu eroarea reală a unui anumit instrument. Eroarea maximă admisibilă a unui instrument de măsurare poate fi găsită în manualul instrumentului și este exprimată cu semnul plus sau minus atunci când este exprimată ca valoare numerică, de obicei exprimată în eroare absolută, eroare relativă, eroare de referință sau o combinație a acestora. De exemplu ±0,1PV, ±1% etc. Eroarea maximă admisibilă a instrumentului de măsurare nu este incertitudinea de măsurare, dar poate fi utilizată ca bază pentru evaluarea incertitudinii de măsurare. Incertitudinea introdusă de instrumentul de măsurare în rezultatul măsurării poate fi evaluată în funcție de eroarea maximă admisă a instrumentului, conform metodei de evaluare de tip B. Un alt exemplu este diferența dintre valoarea indicată a instrumentului de măsurare și valoarea reală convenită a intrării corespunzătoare, care este eroarea de indicare a instrumentului de măsurare. Pentru instrumentele de măsurare fizice, valoarea indicată este valoarea sa nominală. De obicei, valoarea furnizată sau reprodusă de un standard de măsurare de nivel superior este utilizată ca valoare reală convenită (adesea numită valoare de calibrare sau valoare standard). În lucrările de verificare, atunci când incertitudinea extinsă a valorii standard dată de standardul de măsurare este de 1/3 până la 1/10 din eroarea maximă admisă a instrumentului testat, iar eroarea de indicare a instrumentului testat se încadrează în eroarea maximă admisă specificată, acesta poate fi considerat calificat.