تفاوت در عدم قطعیت اندازه گیری و خطای اندازه گیری

عدم قطعیت اندازه‌گیری و خطا، گزاره‌های پایه‌ای هستند که در اندازه‌شناسی مورد مطالعه قرار می‌گیرند و همچنین یکی از مفاهیم مهمی هستند که اغلب توسط آزمایش‌کنندگان اندازه‌شناسی استفاده می‌شود.ارتباط مستقیمی با قابلیت اطمینان نتایج اندازه گیری و دقت و ثبات انتقال ارزش دارد.با این حال، بسیاری از مردم به دلیل مفاهیم نامشخص به راحتی این دو را اشتباه گرفته یا سوء استفاده می کنند.این مقاله تجربه مطالعه «ارزیابی و بیان عدم قطعیت اندازه‌گیری» را برای تمرکز بر تفاوت‌های بین این دو ترکیب می‌کند.اولین چیزی که واضح است تفاوت مفهومی بین عدم قطعیت اندازه گیری و خطا است.

عدم قطعیت اندازه گیری ارزیابی محدوده مقادیری را مشخص می کند که مقدار واقعی مقدار اندازه گیری شده در آن قرار دارد.بازه‌ای را نشان می‌دهد که در آن مقدار واقعی ممکن است با توجه به یک احتمال اطمینان خاص کاهش یابد.این می تواند انحراف معیار یا چند برابر آن، یا نصف عرض بازه باشد که سطح اطمینان را نشان می دهد.این یک خطای واقعی خاص نیست، فقط به صورت کمی بخشی از محدوده خطا را بیان می کند که نمی توان آن را در قالب پارامترها اصلاح کرد.این از اصلاح ناقص اثرات تصادفی و اثرات سیستماتیک مشتق شده است و یک پارامتر پراکندگی است که برای مشخص کردن مقادیر اندازه گیری شده که به طور منطقی اختصاص داده شده اند استفاده می شود.عدم قطعیت با توجه به روش به دست آوردن مولفه های ارزیابی به دو نوع A و B تقسیم می شود.مؤلفه ارزیابی نوع A، ارزیابی عدم قطعیت است که از طریق تجزیه و تحلیل آماری سری‌های مشاهداتی انجام می‌شود، و مؤلفه ارزیابی نوع B بر اساس تجربه یا اطلاعات دیگر تخمین زده می‌شود، و فرض می‌شود که یک مؤلفه عدم قطعیت وجود دارد که با «انحراف استاندارد» تقریبی نشان داده می‌شود.

در بیشتر موارد خطا به خطای اندازه گیری اشاره دارد و تعریف سنتی آن تفاوت بین نتیجه اندازه گیری و مقدار واقعی مقدار اندازه گیری شده است.معمولاً می توان به دو دسته تقسیم کرد: خطاهای سیستماتیک و خطاهای تصادفی.خطا به طور عینی وجود دارد و باید یک مقدار مشخص باشد، اما از آنجایی که مقدار واقعی در بیشتر موارد مشخص نیست، خطای واقعی را نمی توان به طور دقیق شناخت.ما فقط به دنبال بهترین تقریب ارزش صدق تحت شرایط خاص هستیم و آن را ارزش صدق متعارف می نامیم.

از طریق درک مفهوم، می‌توان دید که عمدتاً تفاوت‌های زیر بین عدم قطعیت اندازه‌گیری و خطای اندازه‌گیری وجود دارد:

1. تفاوت در اهداف ارزیابی:

عدم قطعیت اندازه گیری برای نشان دادن پراکندگی مقدار اندازه گیری شده در نظر گرفته شده است.

هدف از خطای اندازه گیری نشان دادن درجه انحراف نتایج اندازه گیری از مقدار واقعی است.

2. تفاوت بین نتایج ارزیابی:

عدم قطعیت اندازه گیری یک پارامتر بدون علامت است که با انحراف استاندارد یا مضربی از انحراف استاندارد یا نصف عرض فاصله اطمینان بیان می شود.توسط افراد بر اساس اطلاعاتی مانند آزمایش ها، داده ها و تجربه ارزیابی می شود.می توان آن را از نظر کمی با دو نوع روش ارزیابی A و B تعیین کرد.

خطای اندازه گیری مقداری با علامت مثبت یا منفی است.مقدار آن نتیجه اندازه گیری منهای مقدار واقعی اندازه گیری شده است.از آنجایی که مقدار واقعی ناشناخته است، نمی توان آن را با دقت به دست آورد.هنگامی که از مقدار واقعی معمولی به جای مقدار واقعی استفاده می شود، تنها مقدار تخمین زده می شود.

3. تفاوت عوامل تأثیرگذار:

عدم قطعیت اندازه گیری توسط افراد از طریق تجزیه و تحلیل و ارزیابی به دست می آید، بنابراین با درک افراد از اندازه گیری، تأثیرگذاری بر کمیت و فرآیند اندازه گیری مرتبط است.

خطاهای اندازه گیری به طور عینی وجود دارند، تحت تأثیر عوامل خارجی قرار نمی گیرند و با درک افراد تغییر نمی کنند.

بنابراین، هنگام انجام تحلیل عدم قطعیت، عوامل مختلف تأثیرگذار باید به طور کامل در نظر گرفته شوند و ارزیابی عدم قطعیت باید تأیید شود.در غیر این صورت، به دلیل تجزیه و تحلیل و برآورد ناکافی، عدم قطعیت تخمینی ممکن است زمانی که نتیجه اندازه گیری بسیار نزدیک به مقدار واقعی باشد (یعنی خطا کوچک است) زیاد باشد یا عدم قطعیت داده شده ممکن است زمانی که خطای اندازه گیری واقعاً باشد، بسیار کوچک باشد. بزرگ

4. تفاوت های ماهیت:

به طور کلی تشخیص ویژگی های عدم قطعیت اندازه گیری و اجزای عدم قطعیت ضروری نیست.در صورت نیاز به تمایز، آنها باید به صورت: "مولفه های عدم قطعیت معرفی شده توسط اثرات تصادفی" و "مولفه های عدم قطعیت معرفی شده توسط اثرات سیستم" بیان شوند.

خطاهای اندازه گیری را می توان با توجه به ویژگی هایشان به خطاهای تصادفی و خطاهای سیستماتیک تقسیم کرد.طبق تعریف، هم خطاهای تصادفی و هم خطاهای سیستماتیک مفاهیم ایده آلی در مورد اندازه گیری های بی نهایت هستند.

5. تفاوت بین تصحیح نتایج اندازه گیری:

اصطلاح «عدم قطعیت» خود حاکی از یک ارزش تخمینی است.به یک مقدار خطای خاص و دقیق اشاره نمی کند.اگرچه می توان آن را تخمین زد، اما نمی توان از آن برای اصلاح مقدار استفاده کرد.عدم قطعیت ایجاد شده توسط اصلاحات ناقص را فقط می توان در عدم قطعیت نتایج اندازه گیری اصلاح شده در نظر گرفت.

اگر مقدار تخمینی خطای سیستم مشخص باشد، می توان نتیجه اندازه گیری را اصلاح کرد تا نتیجه اندازه گیری تصحیح شده به دست آید.

پس از تصحیح یک قدر، ممکن است به مقدار واقعی نزدیکتر شود، اما عدم قطعیت آن نه تنها کاهش نمی یابد، بلکه گاهی اوقات بزرگتر می شود.این عمدتاً به این دلیل است که نمی‌توانیم دقیقاً بدانیم مقدار واقعی چقدر است، اما فقط می‌توانیم میزان نزدیک یا دور بودن نتایج اندازه‌گیری از مقدار واقعی را تخمین بزنیم.

اگرچه عدم قطعیت اندازه گیری و خطا دارای تفاوت های فوق هستند، اما هنوز هم ارتباط نزدیکی با هم دارند.مفهوم عدم قطعیت کاربرد و بسط تئوری خطا است و تجزیه و تحلیل خطا همچنان مبنای نظری برای ارزیابی عدم قطعیت اندازه گیری است، به ویژه هنگام تخمین مولفه های نوع B، تجزیه و تحلیل خطا جدایی ناپذیر است.به عنوان مثال می توان ویژگی های ابزار اندازه گیری را برحسب حداکثر خطای مجاز، خطای نشانگر و غیره توصیف کرد.مقدار حدی خطای مجاز ابزار اندازه گیری که در مشخصات فنی و مقررات مشخص شده است را «حداکثر خطای مجاز» یا "محدودیت خطای مجاز".این محدوده مجاز خطای نشانگر است که توسط سازنده برای نوع خاصی از ابزار مشخص شده است، نه خطای واقعی یک ابزار خاص.حداکثر خطای مجاز یک ابزار اندازه گیری را می توان در کتابچه راهنمای ابزار یافت و هنگامی که به صورت یک مقدار عددی بیان می شود با علامت مثبت یا منفی بیان می شود که معمولاً به صورت خطای مطلق، خطای نسبی، خطای مرجع یا ترکیبی از آنها بیان می شود.به عنوان مثال ± 0.1PV، ± 1% و غیره. حداکثر خطای مجاز ابزار اندازه گیری عدم قطعیت اندازه گیری نیست، اما می توان از آن به عنوان مبنایی برای ارزیابی عدم قطعیت اندازه گیری استفاده کرد.عدم قطعیت وارد شده توسط ابزار اندازه گیری در نتیجه اندازه گیری را می توان با توجه به حداکثر خطای مجاز دستگاه با توجه به روش ارزیابی نوع B ارزیابی کرد.مثال دیگر تفاوت بین مقدار نشانگر ابزار اندازه گیری و مقدار واقعی توافق شده ورودی مربوطه است که خطای نشانگر ابزار اندازه گیری است.برای ابزارهای اندازه گیری فیزیکی، مقدار مشخص شده، مقدار اسمی آن است.معمولاً، مقدار ارائه شده یا بازتولید شده توسط یک استاندارد اندازه گیری سطح بالاتر، به عنوان مقدار واقعی توافق شده استفاده می شود (که اغلب به آن مقدار کالیبراسیون یا مقدار استاندارد می گویند).در کار راستی آزمایی، زمانی که عدم قطعیت گسترش یافته مقدار استاندارد ارائه شده توسط استاندارد اندازه گیری، 1/3 تا 1/10 حداکثر خطای مجاز دستگاه آزمایش شده باشد، و خطای نشانگر دستگاه آزمایش شده در حداکثر مجاز تعیین شده باشد. خطا، می توان آن را به عنوان واجد شرایط قضاوت کرد.