Погрешность измерения

1. Типы ошибок измерения
2. Систематическая ошибка
3. Случайная ошибка
4. Жирная ошибка
5. Стандартная стандартная ошибка
6. Допустимая ошибка предела
7. Абсолютная погрешность измерения
8. Относительная ошибка

Каждый процесс измерения сопровождается ошибками измерения, которые по своей природе и поведению во всем процессе измерения делятся на систематические ошибки, случайные ошибки (случайные), грубые ошибки (в случае ошибок, допущенных лицом, выполняющим измерение или ошибочной работой оборудования). Общая ошибка измерения представляет собой сумму случайных и систематических ошибок и представляет собой разницу между результатом теста и истинным значением или принятым эталонным значением. Таким образом, результат, полученный данным методом измерения, является лишь некоторым приближением к истинному значению .

В этом коротком посте мы постараемся ответить на часто задаваемые вопросы:

• Какие типы ошибок измерения ?
• Как уменьшить отдельные виды ошибок измерений ?
• Как / каким образом вы можете определить случайную ошибку измерения ?
• Когда абсолютная погрешность измерения не может быть определена?
• Имеет ли место жировая ошибка в серии измерений, которая дисквалифицирует такой набор данных для дальнейших расчетов?

Типы ошибок измерения

Диаграмма 1. Общие характеристики - систематическая ошибка измерения, случайная ошибка измерения, большая погрешность измерения

Систематическая ошибка

Из-за возникновения этой ошибки измерения отдельные результаты измерения «сдвигаются» относительно истинного значения на некоторое постоянное значение (независимо от значения измеренного значения), или этот сдвиг изменяется определенным предсказуемым образом (в зависимости от значения измеряемой величины). Увеличение количества измерений в серии измерений не уменьшает количество систематической ошибки. Чтобы уменьшить влияние систематической ошибки на результат измерения, если источник ошибки известен, следует применить соответствующие поправки (например, коррекция температуры, коррекция неполного восстановления). Систематическая ошибка - результат несовершенства приборов и методов измерения. Этот тип погрешности измерения может возникать, например, из-за измерений в условиях, отличных от тех, в которых был откалиброван измерительный прибор, или при переносе аналита между различными фазами (например, при неполном извлечении аналита из водной фазы в органическую фазу). Систематические ошибки не подчиняются законам статистики и влияют на правильность результатов теста, являясь предвзятой нагрузкой. Если все результаты загружены инвариантным аддитивным компонентом, это называется постоянной ошибкой (например, учитывается пустое значение). Отклонение от истинного значения, зависящего от измеренной величины, называется переменной погрешностью. Если соотношение между значением и значением ошибки пропорционально, то это линейная ошибка (пропорциональная), например, неправильный титр раствора титрования.

Случайная ошибка

При повторных измерениях случайная ошибка измерения изменяется непредсказуемо. Человек, выполняющий серию измерений, несмотря на то, что он пытается выполнять их правильно и каждый раз одинаково, не может полностью контролировать все факторы, влияющие на результат измерения (например, кратковременные колебания условий окружающей среды). Особенно при выполнении измерений в большом количестве повторений, в серии измерений можно наблюдать разброс, связанный со случайными явлениями. Случайная ошибка может быть уменьшена путем увеличения количества повторений измерений . Для уменьшения случайных ошибок невозможно применить поправки, потому что случайная ошибка отличается и каждый раз неизвестна.

Жирная ошибка

Неустранимая ошибка может быть результатом путаницы лаборанта / человека, выполняющего измерение, неправильной работы оборудования, внезапных изменений условий измерения (например, удара, движения воздуха). В результате фатальной ошибки результат измерения значительно отличается от других «правильных» значений. Результаты с грубой ошибкой не должны использоваться в дальнейших расчетах, они должны быть удалены из серии измерений и заменены правильными измерениями. Лицо, выполняющее измерение, должно провести соответствующие исследования, чтобы определить причину грубой ошибки измерения, чтобы минимизировать риск ее повторения. Чтобы идентифицировать выбросы (результаты с грубой ошибкой), статистические тесты обычно используются в лабораторных условиях: тест Диксона или тест Граббса.

Стандартная стандартная ошибка

В принципе, трудно различить факторы, вызывающие ошибки определенного типа - систематические или случайные, поскольку оба они могут быть вызваны одними и теми же причинами. Деление на систематические и случайные ошибки (важные из-за использования соответствующего математического преобразования) происходит не от источников этих ошибок, а от направленности отклонения от среднего значения (чаще всего от среднего арифметического). Стандартная ошибка среднего не является мерой рассеяния результатов измерений, но определяет степень точности, с которой мы можем определить значение среднего арифметического на основе определения среднего значения в анализируемой выборке (например, серии n числа измерений). Таким образом, стандартная ошибка среднего (равная значению стандартного отклонения экспериментального среднего) выражает, в каком диапазоне следует ожидать среднее значение, учитывая количество выполненных измерений, и является важным параметром, используемым в процессе оценки неопределенности измерения. Стандартная ошибка среднего рассчитывается путем деления стандартного отклонения на квадратный корень из числа измерений.

Допустимая ошибка предела

Допустимая погрешность границы - это максимум, допустимый положениями положительной или отрицательной разницы между показаниями прибора и истинным значением. Этот термин подробно описан в стандарте PN-EN 45501. В лабораторной практике предельная ошибка чаще всего используется для определения стандартной неопределенности прибора - погрешность границы делится на квадратный корень из трех (когда прямоугольное распределение предполагается в пределах ошибки) или на квадратный корень из шесть (когда треугольное распределение предполагается в пределах ошибки).

Абсолютная погрешность измерения

Абсолютная ошибка показывает, насколько измеренное значение отличается от реального (реального) значения. Следовательно, при измерении объекта, для которого известно «истинное значение», можно определить ошибку измерения (вычитая значение измерения из фактического значения и извлекая абсолютное значение). Для измерений объектов, для которых фактическое значение неизвестно (например, образец, отправленный заказчиком в лабораторию для тестирования), невозможно определить абсолютную погрешность измерения.

Относительная ошибка

Относительная ошибка показывает, сколько процентов измеренного значения отличается от истинного (реального) значения. Чтобы рассчитать относительную погрешность измерения, значение абсолютной погрешности следует разделить на истинное (реальное) значение, присвоенное измеряемому объекту. Относительная погрешность измерения может быть определена только для измерений тех объектов, для которых известно истинное (реальное) значение, поскольку только в этом случае можно определить абсолютную погрешность.

Погрешность измерения и погрешность измерения

Неопределенность измерения - это параметр, относящийся к результату измерения, характеризующий разброс значения, который можно разумно отнести к измеренному значению. Ошибка измерения - это разница между результатом измерения и истинным значением. Взаимосвязь между неопределенностью измерения и ошибкой измерения (общей ошибкой измерения) показана на графике ниже.

Диаграмма 2. Погрешность измерения и погрешность измерения

Поскольку для данного результата измерения невозможно определить источники и значения всех систематических ошибок (и их направление), а также значение случайной ошибки, возникающей в данный момент, невозможно определить общую ошибку. Поэтому лицо, выполняющее измерение, должно сосредоточиться не на попытке определить отдельные ошибки измерения, а на неопределенности измерения . Неопределенность измерения не должна интерпретироваться как значение, представляющее ошибку или значение ошибки после введения поправочных коэффициентов. Неопределенность измерения следует интерпретировать как диапазон, в котором найдено истинное значение . Стоит отметить, что неопределенность измерения представляет ожидаемую изменчивость результатов, когда измерение выполняется правильно и система измерения находится под контролем.

Вы узнаете больше об ошибках измерений и процедуре оценки неопределенности измерений во время обучения ». Неопределенность измерения ».

ПРОГРАММА ОБУЧЕНИЯ И ОРГАНИЗАЦИОННАЯ ИНФОРМАЦИЯ:
Нажмите на картинку ниже, чтобы загрузить документ в формате PDF

Метки: типы ошибок измерения, ошибка измерения, ошибки измерения

Похожие

Комментарии