A mérési bizonytalanság és a hiba a metrológiában tanulmányozott alapvető tételek, és a metrológiai tesztelők által gyakran használt fontos fogalmak egyike. Közvetlenül kapcsolódik a mérési eredmények megbízhatóságához, valamint az értékátvitel pontosságához és következetességéhez. Sokan azonban könnyen összekeverik vagy helytelenül használják a kettőt a nem egyértelmű fogalmak miatt. Ez a cikk a "Mérési bizonytalanság értékelése és kifejezése" című tanulmány tapasztalatait ötvözi, hogy a kettő közötti különbségekre összpontosítson. Az első dolog, amit tisztázni kell, a mérési bizonytalanság és a hiba közötti fogalmi különbség.
A mérési bizonytalanság jellemzi azt az értéktartományt, amelyben a mért érték valódi értéke található.Megadja azt az intervallumot, amelybe a valódi érték egy bizonyos konfidencia valószínűség szerint eshet. Lehet a szórás vagy annak többszöröse, vagy az intervallum félszélessége, amely a konfidencia szintet jelzi. Nem egy konkrét valódi hiba, csupán kvantitatívan fejezi ki a hibatartomány azon részét, amelyet paraméterek formájában nem lehet korrigálni. A véletlen hatások és a szisztematikus hatások tökéletlen korrekciójából származik, és egy szórási paraméter, amelyet az ésszerűen hozzárendelt mért értékek jellemzésére használnak. A bizonytalanságot kétféle értékelési komponensre, A-ra és B-re osztják a megszerzésük módja szerint. Az A típusú értékelési komponens a megfigyelési sorozatok statisztikai elemzésével végzett bizonytalansági értékelés, a B típusú értékelési komponenst pedig tapasztalatok vagy más információk alapján becsülik meg, és feltételezik, hogy van egy bizonytalansági komponens, amelyet egy közelítő "szórás" képvisel.
A legtöbb esetben a hiba mérési hibára utal, és hagyományos definíciója a mérési eredmény és a mért érték valódi értéke közötti különbség.Általában két kategóriába sorolhatók: szisztematikus hibák és véletlen hibák. A hiba objektíven létezik, és egy definitív értékűnek kellene lennie, de mivel a valódi érték a legtöbb esetben nem ismert, a valódi hiba sem ismerhető meg pontosan. Csupán az igazságérték legjobb közelítését keressük bizonyos feltételek mellett, és ezt konvencionális igazságértéknek nevezzük.
A fogalom megértése révén láthatjuk, hogy a mérési bizonytalanság és a mérési hiba között főként a következő különbségek vannak:
1. Különbségek az értékelési célokban:
A mérési bizonytalanság a mért érték szórását hivatott jelezni;
A mérési hiba célja, hogy megmutassa, milyen mértékben tér el a mérési eredmény a valódi értéktől.
2. Az értékelési eredmények közötti különbség:
A mérési bizonytalanság egy előjel nélküli paraméter, amelyet szórásként, szórás többszöröseként vagy a konfidenciaintervallum félszélességeként fejezünk ki. Emberek értékelik olyan információk alapján, mint a kísérletek, adatok és tapasztalatok. Kétféle értékelési módszerrel, az A-val és a B-vel határozható meg mennyiségileg.
A mérési hiba egy pozitív vagy negatív előjelű érték. Értéke a mérési eredmény és a mért valódi érték különbsége. Mivel a valódi érték ismeretlen, pontosan nem határozható meg. Ha a valódi érték helyett a hagyományos valódi értéket használjuk, csak a becsült érték kapható meg.
3. A befolyásoló tényezők különbsége:
A mérési bizonytalanságot az emberek elemzés és értékelés útján szerzik meg, tehát az összefügg az emberek mérendő mennyiségről alkotott felfogásával, befolyásolva a mennyiséget és a mérési folyamatot;
A mérési hibák objektíven léteznek, külső tényezők nem befolyásolják őket, és nem változnak az emberek megértésével;
Ezért a bizonytalanságelemzés elvégzésekor a különféle befolyásoló tényezőket teljes mértékben figyelembe kell venni, és a bizonytalanság értékelését ellenőrizni kell. Ellenkező esetben a nem megfelelő elemzés és becslés miatt a becsült bizonytalanság nagy lehet, amikor a mérési eredmény nagyon közel van a valódi értékhez (azaz a hiba kicsi), vagy a megadott bizonytalanság nagyon kicsi lehet, amikor a mérési hiba valójában nagy.
4. Természet szerinti különbségek:
Általában nem szükséges megkülönböztetni a mérési bizonytalanság és a bizonytalansági komponensek tulajdonságait. Ha mégis meg kell különböztetni őket, akkor a következőképpen kell kifejezni őket: „véletlenszerű hatások által bevezetett bizonytalansági komponensek” és „rendszerhatások által bevezetett bizonytalansági komponensek”;
A mérési hibák tulajdonságaik szerint véletlenszerű hibákra és szisztematikus hibákra oszthatók. Definíció szerint mind a véletlenszerű hibák, mind a szisztematikus hibák ideális fogalmak végtelen sok mérés esetén.
5. A mérési eredmények korrekciójának különbsége:
Maga a „bizonytalanság” kifejezés egy becsülhető értéket feltételez. Nem utal egy konkrét és pontos hibaértékre. Bár becsülhető, nem használható az érték korrigálására. A tökéletlen korrekciók által bevezetett bizonytalanság csak a korrigált mérési eredmények bizonytalanságában vehető figyelembe.
Ha a rendszerhiba becsült értéke ismert, a mérési eredmény korrigálható, hogy megkapjuk a korrigált mérési eredményt.
Egy nagyságrend korrigálása után az közelebb lehet a valódi értékhez, de a bizonytalansága nemcsak hogy nem csökken, hanem néha nagyobb is lesz. Ez főként azért van, mert nem tudhatjuk pontosan, hogy mennyi a valódi érték, csak becsülni tudjuk, hogy a mérési eredmények mennyire közel vagy távol vannak a valódi értéktől.
Bár a mérési bizonytalanság és a hiba a fenti különbségekkel rendelkezik, mégis szorosan összefüggenek. A bizonytalanság fogalma a hibaelmélet alkalmazása és kiterjesztése, és a hibaelemzés továbbra is a mérési bizonytalanság értékelésének elméleti alapja, különösen a B-típusú komponensek becslésekor a hibaelemzés elválaszthatatlan. Például a mérőeszközök jellemzői leírhatók maximálisan megengedhető hibával, kijelzési hibával stb. A mérőeszköz műszaki leírásokban és előírásokban meghatározott megengedhető hibájának határértékét "maximálisan megengedhető hibának" vagy "megengedett hibahatárnak" nevezik. Ez a gyártó által egy adott típusú műszerre meghatározott kijelzési hiba megengedett tartománya, nem pedig egy adott műszer tényleges hibája. A mérőeszköz maximálisan megengedhető hibája megtalálható a műszer kézikönyvében, és plusz vagy mínusz előjellel fejezik ki, ha numerikus értékként fejezik ki, általában abszolút hibában, relatív hibában, referenciahibában vagy ezek kombinációjában. Például ±0,1PV, ±1% stb. A mérőeszköz maximálisan megengedhető hibája nem a mérési bizonytalanság, de a mérési bizonytalanság értékelésének alapjául szolgálhat. A mérőműszer által a mérési eredménybe bevezetett bizonytalanság a műszer maximálisan megengedhető hibája alapján értékelhető a B-típusú értékelési módszer szerint. Egy másik példa a mérőműszer kijelzési értéke és a megfelelő bemenet elfogadott valódi értéke közötti különbség, amely a mérőműszer kijelzési hibája. Fizikai mérőeszközök esetén a kijelzett érték a névleges értéke. Általában egy magasabb szintű mérési etalon által biztosított vagy reprodukált értéket használják elfogadott valódi értékként (gyakran kalibrációs értéknek vagy etalonértéknek nevezik). Az ellenőrzési munkában, ha a mérési etalon által megadott etalonérték kiterjesztett bizonytalansága a vizsgált műszer maximálisan megengedhető hibájának 1/3-a és 1/10-e között van, és a vizsgált műszer kijelzési hibája a megadott maximálisan megengedhető hibán belül van, akkor a műszer minősítettnek tekinthető.
Közzététel ideje: 2023. augusztus 10.
