Невизначеність і похибка вимірювання є основними положеннями, які вивчаються в метрології, а також одними з важливих понять, які часто використовують метрологічні випробувачі.Це безпосередньо пов’язано з достовірністю результатів вимірювання та точністю та послідовністю передачі значення.Однак багато людей легко плутають або неправильно використовують ці два слова через нечіткі поняття.Ця стаття поєднує досвід вивчення «Оцінювання та вираження невизначеності вимірювання», щоб зосередитися на відмінностях між ними.Перше, що потрібно зрозуміти, це концептуальна різниця між невизначеністю вимірювання та похибкою.
Невизначеність вимірювання характеризує оцінку діапазону значень, в якому знаходиться справжнє значення вимірюваної величини.Він дає інтервал, в який справжнє значення може впасти відповідно до певної довірчої ймовірності.Це може бути стандартне відхилення або кратне йому, або напівширина інтервалу, що вказує на рівень достовірності.Це не конкретна справжня помилка, вона лише кількісно виражає частину діапазону помилок, яку не можна виправити у формі параметрів.Його виводять із недосконалої корекції випадкових ефектів і систематичних ефектів і є параметром дисперсії, який використовується для характеристики виміряних значень, які обґрунтовано призначені.Невизначеність поділяється на два типи компонентів оцінки, А і В, відповідно до методу їх отримання.Компонент оцінки типу A – це оцінка невизначеності, зроблена за допомогою статистичного аналізу рядів спостережень, а компонент оцінки типу B оцінюється на основі досвіду чи іншої інформації, і передбачається, що існує компонент невизначеності, представлений наближеним «стандартним відхиленням».
У більшості випадків похибка відноситься до похибки вимірювання, і її традиційне визначення - це різниця між результатом вимірювання та справжнім значенням вимірюваної величини.Зазвичай їх можна розділити на дві категорії: систематичні помилки та випадкові помилки.Похибка існує об’єктивно, і вона має бути певним значенням, але оскільки справжнє значення в більшості випадків невідоме, справжню похибку неможливо визначити точно.Ми просто шукаємо найкраще наближення істинного значення за певних умов і називаємо це умовним істинним значенням.
Розуміючи концепцію, ми можемо побачити, що між невизначеністю вимірювання та похибкою вимірювання в основному існують такі відмінності:
1. Відмінності в цілях оцінювання:
Невизначеність вимірювання призначена для вказівки на розкид виміряного значення;
Мета похибки вимірювання - вказати ступінь відхилення результатів вимірювання від справжнього значення.
2. Різниця між результатами оцінки:
Похибка вимірювання — це параметр без знака, виражений стандартним відхиленням або кратним стандартним відхиленням або напівшириною довірчого інтервалу.Його оцінюють люди на основі такої інформації, як експерименти, дані та досвід.Він може бути кількісно визначений двома типами методів оцінки, А і В. ;
Похибка вимірювання - це величина з позитивним або негативним знаком.Його значенням є результат вимірювання мінус виміряне справжнє значення.Оскільки справжнє значення невідоме, його неможливо отримати точно.Якщо замість справжнього значення використовується умовне справжнє значення, можна отримати лише розрахункове значення.
3. Відмінність факторів впливу:
Невизначеність вимірювання визначається людьми шляхом аналізу та оцінювання, тому вона пов’язана з розумінням людьми вимірюваної величини, що впливає на кількість і процес вимірювання;
Похибки вимірювання існують об'єктивно, на них не впливають зовнішні фактори і не змінюються з розумінням людей;
Таким чином, під час виконання аналізу невизначеності слід повністю враховувати різні фактори впливу, а оцінку невизначеності слід перевірити.В іншому випадку, через недостатній аналіз та оцінку, оцінена похибка може бути великою, коли результат вимірювання дуже близький до справжнього значення (тобто похибка невелика), або наведена похибка може бути дуже малою, коли похибка вимірювання фактична великий.
4. Відмінності за характером:
Загалом немає необхідності розрізняти властивості невизначеності вимірювання та компоненти невизначеності.Якщо їх потрібно розрізняти, їх слід виразити як: «компоненти невизначеності, внесені випадковими ефектами» та «компоненти невизначеності, внесені ефектами системи»;
За властивостями похибки вимірювань можна розділити на випадкові та систематичні.За визначенням, і випадкові похибки, і систематичні похибки є ідеальними поняттями у випадку нескінченної кількості вимірювань.
5. Відмінність корекції результатів вимірювань:
Термін «невизначеність» сам по собі передбачає оціночне значення.Це не стосується конкретного й точного значення помилки.Хоча його можна оцінити, його не можна використовувати для корекції значення.Невизначеність, яку вносять недосконалі поправки, можна розглядати лише в невизначеності виправлених результатів вимірювання.
Якщо оцінене значення системної похибки відоме, результат вимірювання можна скорегувати, щоб отримати виправлений результат вимірювання.
Після корекції величини вона може бути ближчою до справжнього значення, але її невизначеність не тільки не зменшується, але іноді стає більшою.Головним чином це відбувається тому, що ми не можемо точно знати, скільки дорівнює справжньому значенню, а можемо лише оцінити, наскільки результати вимірювань наближаються до справжнього значення або відрізняються від нього.
Хоча невизначеність і похибка вимірювання мають зазначені вище відмінності, вони все одно тісно пов’язані.Концепція невизначеності є застосуванням і розширенням теорії похибок, а аналіз похибок все ще є теоретичною основою для оцінки невизначеності вимірювання, особливо коли оцінюється компонент B-типу, аналіз похибок є невіддільним.Наприклад, характеристики засобів вимірювальної техніки можуть бути описані в термінах максимально допустимої похибки, похибки показань і т. д. Граничне значення допустимої похибки засобу вимірювальної техніки, зазначене в технічних умовах і правилах, називається «гранично допустимою похибкою» або «межа допустимої помилки».Це допустимий діапазон похибки індикації, визначений виробником для певного типу приладу, а не фактична похибка певного приладу.Максимально допустиму похибку вимірювального приладу можна знайти в інструкції до приладу, і вона виражається зі знаком плюс або мінус, коли виражається у вигляді числового значення, зазвичай виражається в абсолютній похибці, відносної похибці, еталонній похибці або їх комбінації.Наприклад±0,1PV,±1% і т. д. Максимально допустима похибка вимірювального приладу не є похибкою вимірювання, але її можна використовувати як основу для оцінки похибки вимірювання.Похибка, внесена вимірювальним приладом у результат вимірювання, може бути оцінена відповідно до максимально допустимої похибки приладу відповідно до методу оцінки B-типу.Іншим прикладом є різниця між значенням показань вимірювального приладу та узгодженим істинним значенням відповідного вхідного сигналу, що є похибкою показань вимірювального приладу.Для фізичних засобів вимірювання вказане значення є його номінальним значенням.Зазвичай значення, надане або відтворене стандартом вимірювання вищого рівня, використовується як узгоджене справжнє значення (часто його називають значенням калібрування або стандартним значенням).Під час перевірки, коли розширена невизначеність стандартного значення, заданого еталоном вимірювання, становить від 1/3 до 1/10 максимально допустимої похибки випробовуваного приладу, а похибка показань випробовуваного приладу знаходиться в межах зазначеного максимально допустимого помилка , її можна оцінити як кваліфіковану.
Час публікації: 10 серпня 2023 р
