Mittausepävarmuus ja -virhe ovat metrologiassa tutkittuja peruslauseita ja myös yksi metrologian testaajien usein käyttämistä tärkeistä käsitteistä.Se liittyy suoraan mittaustulosten luotettavuuteen sekä arvonsiirron tarkkuuteen ja johdonmukaisuuteen.Monet ihmiset kuitenkin sekoittavat tai väärinkäyttävät näitä kahta helposti epäselvien käsitteiden vuoksi.Tässä artikkelissa yhdistyvät "Mittauksen epävarmuuden arviointi ja ilmaisu" -tutkimuksesta saadut kokemukset keskittyäkseen näiden kahden välisiin eroihin.Ensimmäinen asia, joka tulee tehdä selväksi, on käsitteellinen ero mittausepävarmuuden ja virheen välillä.
Mittausepävarmuus kuvaa sen arvoalueen arviointia, jolla mitatun arvon todellinen arvo on.Se antaa aikavälin, jossa todellinen arvo voi pudota tietyn luottamustodennäköisyyden mukaan.Se voi olla keskihajonta tai sen kerrannainen tai luottamustason osoittava intervallin puolileveys.Se ei ole erityinen todellinen virhe, se vain ilmaisee kvantitatiivisesti sen osan virhealueesta, jota ei voida korjata parametrien muodossa.Se on johdettu satunnaisten vaikutusten ja systemaattisten vaikutusten epätäydellisestä korjauksesta, ja se on dispersioparametri, jota käytetään luonnehtimaan kohtuullisesti määritettyjä mitattuja arvoja.Epävarmuus on jaettu kahteen tyyppiseen arviointikomponenttiin, A ja B, sen mukaan, miten ne on saatu.Tyypin A arviointikomponentti on havaintosarjojen tilastollisella analyysillä tehty epävarmuusarvio, ja tyypin B arviointikomponentti on arvioitu kokemuksen tai muun tiedon perusteella ja oletetaan, että on olemassa epävarmuuskomponentti, jota edustaa likimääräinen "keskihajonta".
Useimmissa tapauksissa virhe viittaa mittausvirheeseen ja sen perinteinen määritelmä on mittaustuloksen ja mitatun arvon todellisen arvon välinen ero.Yleensä voidaan jakaa kahteen luokkaan: systemaattiset virheet ja tahattomat virheet.Virhe on olemassa objektiivisesti, ja sen pitäisi olla määrätty arvo, mutta koska todellista arvoa ei useimmissa tapauksissa tiedetä, todellista virhettä ei voida tietää tarkasti.Etsimme vain parasta likiarvoa totuusarvosta tietyissä olosuhteissa ja kutsumme sitä tavanomaiseksi totuusarvoksi.
Käsitteen ymmärtämisen kautta voimme nähdä, että mittausepävarmuuden ja mittausvirheen välillä on pääasiassa seuraavat erot:
1. Arviointitarkoituksiin liittyvät erot:
Mittausepävarmuus on tarkoitettu osoittamaan mitatun arvon hajontaa;
Mittausvirheen tarkoituksena on osoittaa, missä määrin mittaustulokset poikkeavat todellisesta arvosta.
2. Arviointitulosten välinen ero:
Mittausepävarmuus on etumerkitön parametri, joka ilmaistaan standardipoikkeamana tai keskihajonnan kerrannaisina tai luottamusvälin puolivälin leveydellä.Ihmiset arvioivat sitä kokeiden, tietojen ja kokemusten kaltaisten tietojen perusteella.Se voidaan määrittää kvantitatiivisesti kahdentyyppisillä arviointimenetelmillä, A ja B. ;
Mittausvirhe on arvo, jolla on positiivinen tai negatiivinen etumerkki.Sen arvo on mittaustulos miinus mitattu todellinen arvo.Koska todellista arvoa ei tunneta, sitä ei voida saada tarkasti.Kun todellisen arvon sijasta käytetään tavanomaista tosiarvoa, voidaan saada vain arvioitu arvo.
3. Vaikuttavien tekijöiden ero:
Mittausepävarmuuden saa ihmiset analysoimalla ja arvioimalla, joten se liittyy ihmisten ymmärrykseen mittaussuureesta, määrään ja mittausprosessiin vaikuttamisesta;
Mittausvirheet ovat olemassa objektiivisesti, ulkoiset tekijät eivät vaikuta niihin, eivätkä ne muutu ihmisten ymmärryksen mukaan;
Siksi epävarmuusanalyysiä suoritettaessa tulee huomioida eri vaikuttavia tekijöitä täysimääräisesti ja varmistaa epävarmuuden arviointi.Muutoin riittämättömästä analyysistä ja estimoinnista johtuen arvioitu epävarmuus voi olla suuri, kun mittaustulos on hyvin lähellä todellista arvoa (eli virhe on pieni), tai annettu epävarmuus voi olla hyvin pieni, kun mittausvirhe on todella suuri.
4. Luonteelliset erot:
Mittausepävarmuuden ja epävarmuuskomponenttien ominaisuuksien erottaminen toisistaan on yleensä tarpeetonta.Jos ne on erotettava toisistaan, ne on ilmaistava seuraavasti: "satunnaisten vaikutusten aiheuttamat epävarmuuskomponentit" ja "järjestelmävaikutusten aiheuttamat epävarmuuskomponentit";
Mittausvirheet voidaan jakaa ominaisuuksiensa mukaan satunnaisiin virheisiin ja systemaattisiin virheisiin.Määritelmän mukaan sekä satunnaiset virheet että systemaattiset virheet ovat ihanteellisia käsitteitä äärettömän monen mittauksen tapauksessa.
5. Mittaustulosten korjauksen ero:
Termi "epävarmuus" itsessään merkitsee arvioitavissa olevaa arvoa.Se ei viittaa tiettyyn ja tarkkaan virhearvoon.Vaikka se voidaan arvioida, sitä ei voida käyttää arvon korjaamiseen.Epätäydellisten korjausten aiheuttama epävarmuus voidaan ottaa huomioon vain korjattujen mittaustulosten epävarmuudessa.
Jos järjestelmävirheen arvioitu arvo tiedetään, voidaan mittaustulosta korjata korjatun mittaustuloksen saamiseksi.
Kun magnitudi on korjattu, se voi olla lähempänä todellista arvoa, mutta sen epävarmuus ei vain vähene, vaan joskus se kasvaa.Tämä johtuu pääasiassa siitä, että emme voi tietää tarkalleen, kuinka paljon todellinen arvo on, vaan voimme vain arvioida, missä määrin mittaustulokset ovat lähellä todellista arvoa tai poissa siitä.
Vaikka mittausepävarmuudella ja virheellä on edellä mainitut erot, ne liittyvät silti läheisesti toisiinsa.Epävarmuuden käsite on virheteorian soveltaminen ja laajentaminen, ja virheanalyysi on edelleen teoreettinen perusta mittausepävarmuuden arvioinnille, erityisesti B-tyypin komponentteja arvioitaessa virheanalyysi on erottamaton.Mittauslaitteiden ominaisuuksia voidaan kuvata esimerkiksi suurimmalla sallitulla virheellä, näyttövirheellä jne. Teknisissä eritelmissä ja määräyksissä määriteltyä mittauslaitteen sallitun virheen raja-arvoa kutsutaan "suurimmiksi sallituksi virheeksi" tai "sallittu virheraja".Se on valmistajan tietyntyyppiselle instrumentille määrittämä näyttövirheen sallittu alue, ei tietyn instrumentin todellinen virhe.Mittauslaitteen suurin sallittu virhe löytyy laitteen käsikirjasta, ja se ilmaistaan plus- tai miinusmerkillä, kun se ilmaistaan numeerisena arvona, yleensä absoluuttisena virheenä, suhteellisena virheenä, referenssivirheenä tai näiden yhdistelmänä.Esimerkiksi ±0,1PV,±1% jne. Mittauslaitteen suurin sallittu virhe ei ole mittausepävarmuus, mutta sitä voidaan käyttää mittausepävarmuuden arvioinnin perustana.Mittauslaitteen mittaustulokseen tuoma epävarmuus voidaan arvioida laitteen suurimman sallitun virheen mukaan B-tyypin arviointimenetelmän mukaisesti.Toinen esimerkki on mittauslaitteen näyttöarvon ja vastaavan syötteen sovitun todellisen arvon välinen ero, joka on mittauslaitteen näyttövirhe.Fyysisille mittaustyökaluille ilmoitettu arvo on sen nimellisarvo.Yleensä ylemmän tason mittausstandardin antamaa tai toistamaa arvoa käytetään sovittuna todellisena arvona (kutsutaan usein kalibrointiarvoksi tai standardiarvoksi).Varmennustyössä, kun mittastandardin antaman standardiarvon laajennettu epävarmuus on 1/3 - 1/10 testattavan instrumentin suurimmasta sallitusta virheestä ja testattavan instrumentin indikaatiovirhe on määritellyn suurimman sallitun rajoissa. virhe, se voidaan pitää pätevänä.
Postitusaika: 10.8.2023
