Mõõtemääramatuse ja mõõtmisvea erinevus

Mõõtemääramatus ja -viga on metroloogias uuritavad põhiväited ning ka ühed olulised mõisted, mida metroloogiatestijad sageli kasutavad. See on otseselt seotud mõõtmistulemuste usaldusväärsuse ning väärtuste edastamise täpsuse ja järjepidevusega. Paljud inimesed aga ajavad need kaks mõistet segamini või kuritarvitavad neid ebaselgete mõistete tõttu. See artikkel ühendab "Mõõtemääramatuse hindamise ja väljendamise" uurimise kogemused, et keskenduda nende kahe erinevustele. Esimene asi, mis tuleb selgeks teha, on mõõtemääramatuse ja vea kontseptuaalne erinevus.

Mõõtemääramatus iseloomustab väärtuste vahemiku hindamist, milles mõõdetud väärtuse tegelik väärtus asub.See annab intervalli, millesse tegelik väärtus võib teatud usaldusnivoo kohaselt langeda. See võib olla standardhälve või selle kordsed või intervalli poollaius, mis näitab usaldusnivood. See ei ole konkreetne tegelik viga, vaid väljendab kvantitatiivselt veavahemiku osa, mida ei saa parameetrite kujul korrigeerida. See tuletatakse juhuslike ja süstemaatiliste efektide ebatäiuslikust korrigeerimisest ning on dispersioonparameeter, mida kasutatakse mõistlikult määratud mõõdetud väärtuste iseloomustamiseks. Määramatus jaguneb kahte tüüpi hindamiskomponentideks, A ja B, vastavalt nende saamise meetodile. A-tüüpi hindamiskomponent on määramatuse hindamine, mis tehakse vaatlusseeria statistilise analüüsi abil, ja B-tüüpi hindamiskomponent hinnatakse kogemuste või muu teabe põhjal ning eeldatakse, et on olemas määramatuse komponent, mida esindab ligikaudne "standardhälve".

Enamasti viitab viga mõõtmisveale ja selle traditsiooniline definitsioon on mõõtmistulemuse ja mõõdetud väärtuse tegeliku väärtuse vahe.Tavaliselt saab need jagada kahte kategooriasse: süstemaatilised vead ja juhuslikud vead. Viga eksisteerib objektiivselt ja see peaks olema kindel väärtus, kuid kuna tegelik väärtus pole enamikul juhtudel teada, ei saa tegelikku viga täpselt teada. Me lihtsalt otsime teatud tingimustel parimat ligikaudset väärtust tõesusele ja nimetame seda kokkuleppeliseks tõesusväärtuseks.

Mõiste mõistmise kaudu näeme, et mõõtemääramatuse ja mõõtmisvea vahel on peamiselt järgmised erinevused:

1. Erinevused hindamise eesmärkides:

Mõõtemääramatus on mõeldud mõõdetud väärtuse hajuvuse näitamiseks;

Mõõtevea eesmärk on näidata, kui palju mõõtmistulemused kõrvale kalduvad tegelikust väärtusest.

2. Hindamistulemuste erinevus:

Mõõtemääramatus on märgita parameeter, mida väljendatakse standardhälbe, standardhälbe kordsete või usaldusvahemiku poole laiuse abil. Seda hindavad inimesed teabe, näiteks katsete, andmete ja kogemuste põhjal. Seda saab kvantitatiivselt määrata kahe hindamismeetodi, A ja B, abil.

Mõõtmisviga on positiivse või negatiivse märgiga väärtus. Selle väärtus on mõõtmistulemuse ja mõõdetud tegeliku väärtuse vahe. Kuna tegelik väärtus pole teada, ei saa seda täpselt saada. Kui tegeliku väärtuse asemel kasutatakse tavapärast tegelikku väärtust, saab saada ainult hinnangulise väärtuse.

3. Mõjutavate tegurite erinevus:

Mõõtemääramatust saavad inimesed analüüsi ja hindamise kaudu, seega on see seotud inimeste arusaamaga mõõdetavast suurusest, mõjutades kogust ja mõõtmisprotsessi;

Mõõtmisvead eksisteerivad objektiivselt, neid ei mõjuta välised tegurid ja need ei muutu koos inimeste arusaamaga;

Seetõttu tuleks määramatuse analüüsi tegemisel täielikult arvesse võtta mitmesuguseid mõjutegureid ja kontrollida määramatuse hindamist. Vastasel juhul võib ebapiisava analüüsi ja hindamise tõttu hinnanguline määramatus olla suur, kui mõõtmistulemus on tegelikule väärtusele väga lähedal (st viga on väike), või antud määramatus võib olla väga väike, kui mõõtmisviga on tegelikult suur.

4. Erinevused olemuse järgi:

Mõõtemääramatuse ja määramatuse komponentide omaduste eristamine ei ole üldiselt vajalik. Kui neid on vaja eristada, tuleks need väljendada järgmiselt: „juhuslike mõjude poolt põhjustatud määramatuse komponendid“ ja „süsteemi mõjude poolt põhjustatud määramatuse komponendid“;

Mõõtevead saab oma omaduste järgi jagada juhuslikeks ja süstemaatilisteks vigadeks. Definitsiooni järgi on nii juhuslikud kui ka süstemaatilised vead ideaalsed mõisted lõpmatult paljude mõõtmiste korral.

5. Mõõtmistulemuste korrektsiooni erinevus:

Mõiste "määramatus" ise viitab hinnatavale väärtusele. See ei viita konkreetsele ja täpsele veaväärtusele. Kuigi seda saab hinnata, ei saa seda väärtuse korrigeerimiseks kasutada. Ebatäiuslike korrektsioonide tekitatud määramatust saab arvesse võtta ainult korrigeeritud mõõtmistulemuste määramatuse puhul.

Kui süsteemivea hinnanguline väärtus on teada, saab mõõtmistulemust korrigeerida, et saada korrigeeritud mõõtmistulemus.

Pärast suuruse korrigeerimist võib see olla tegelikule väärtusele lähemal, kuid selle määramatus mitte ainult ei vähene, vaid mõnikord isegi suureneb. See on peamiselt tingitud asjaolust, et me ei saa täpselt teada, kui suur on tegelik väärtus, vaid saame ainult hinnata, kui lähedal või kaugel mõõtmistulemused tegelikust väärtusest on.

Kuigi mõõtemääramatusel ja veal on ülaltoodud erinevused, on nad siiski tihedalt seotud. Määramatuse mõiste on veateooria rakendus ja laiendamine ning veaanalüüs on endiselt mõõtemääramatuse hindamise teoreetiline alus, eriti B-tüüpi komponentide hindamisel on veaanalüüs lahutamatu. Näiteks mõõtevahendite omadusi saab kirjeldada maksimaalse lubatud vea, näiduvea jms abil. Mõõtevahendi lubatud vea piirväärtust, mis on määratud tehnilistes spetsifikatsioonides ja eeskirjades, nimetatakse "maksimaalseks lubatud veaks" või "lubatud veapiiriks". See on teatud tüüpi instrumendi jaoks tootja poolt määratud näiduvea lubatud vahemik, mitte teatud instrumendi tegelik viga. Mõõtevahendi maksimaalse lubatud vea leiate instrumendi kasutusjuhendist ja see väljendatakse pluss- või miinusmärgiga, kui seda väljendatakse arvväärtusena, tavaliselt absoluutveana, suhtelise veana, võrdlusveana või nende kombinatsioonina. Näiteks ±0,1 PV, ±1% jne. Mõõtevahendi maksimaalne lubatud viga ei ole mõõtemääramatus, kuid seda saab kasutada mõõtemääramatuse hindamise alusena. Mõõtevahendi poolt mõõtmistulemusse tekitatud määramatust saab hinnata seadme maksimaalse lubatud vea alusel B-tüüpi hindamismeetodi abil. Teine näide on mõõtevahendi näiduväärtuse ja vastava sisendi kokkulepitud tegeliku väärtuse vahe, mis on mõõtevahendi näiduviga. Füüsiliste mõõtevahendite puhul on näidatud väärtus selle nimiväärtus. Tavaliselt kasutatakse kokkulepitud tegeliku väärtusena kõrgema taseme mõõtestandardi antud või reprodutseeritud väärtust (sageli nimetatakse seda kalibreerimisväärtuseks või standardväärtuseks). Taatlustöödes, kui mõõtestandardi antud standardväärtuse laiendatud määramatus on 1/3 kuni 1/10 testitava seadme maksimaalsest lubatud veast ja testitava seadme näiduviga jääb ettenähtud maksimaalse lubatud vea piiresse, võib seda pidada kvalifitseerituks.