Ölçüm belirsizliği ve ölçüm hatası arasındaki fark

Ölçüm belirsizliği ve hatası, metrolojide incelenen temel önermelerdendir ve aynı zamanda metroloji test uzmanları tarafından sıklıkla kullanılan önemli kavramlardan biridir. Ölçüm sonuçlarının güvenilirliği ve değer iletiminin doğruluğu ve tutarlılığı ile doğrudan ilişkilidir. Bununla birlikte, birçok kişi kavramların belirsizliği nedeniyle ikisini kolayca karıştırır veya yanlış kullanır. Bu makale, "Ölçüm Belirsizliğinin Değerlendirilmesi ve İfadesi" konusundaki çalışma deneyimini birleştirerek ikisi arasındaki farklara odaklanmaktadır. İlk olarak, ölçüm belirsizliği ve hatası arasındaki kavramsal farkı açıklığa kavuşturmak gerekir.

Ölçüm belirsizliği, ölçülen değerin gerçek değerinin bulunduğu değer aralığının değerlendirilmesini karakterize eder.Belirli bir güven olasılığına göre gerçek değerin düşebileceği aralığı verir. Standart sapma veya katları ya da güven düzeyini gösteren aralığın yarı genişliği olabilir. Belirli bir gerçek hata değildir, sadece parametreler şeklinde düzeltilemeyen hata aralığının bir kısmını niceliksel olarak ifade eder. Rastgele etkilerin ve sistematik etkilerin kusurlu düzeltmesinden türetilmiştir ve makul bir şekilde atanan ölçülen değerleri karakterize etmek için kullanılan bir dağılım parametresidir. Belirsizlik, elde edilme yöntemine göre A ve B olmak üzere iki tür değerlendirme bileşenine ayrılır. A tipi değerlendirme bileşeni, gözlem serilerinin istatistiksel analizi yoluyla yapılan belirsizlik değerlendirmesidir ve B tipi değerlendirme bileşeni, deneyime veya diğer bilgilere dayanarak tahmin edilir ve yaklaşık bir "standart sapma" ile temsil edilen bir belirsizlik bileşeni olduğu varsayılır.

Çoğu durumda hata, ölçüm hatasını ifade eder ve geleneksel tanımı, ölçüm sonucu ile ölçülen değerin gerçek değeri arasındaki farktır.Genellikle iki kategoriye ayrılabilir: sistematik hatalar ve tesadüfi hatalar. Hata nesnel olarak mevcuttur ve kesin bir değere sahip olmalıdır, ancak çoğu durumda gerçek değer bilinmediğinden, gerçek hata da doğru bir şekilde bilinemez. Biz sadece belirli koşullar altında gerçek değerin en iyi yaklaşık değerini ararız ve buna geleneksel gerçek değer deriz.

Bu kavramı anladığımızda, ölçüm belirsizliği ve ölçüm hatası arasında başlıca şu farklılıkların olduğunu görebiliriz:

1. Değerlendirme amaçlarındaki farklılıklar:

Ölçüm belirsizliği, ölçülen değerin dağılımını göstermeyi amaçlamaktadır;

Ölçüm hatasının amacı, ölçüm sonuçlarının gerçek değerden ne kadar saptığını göstermektir.

2. Değerlendirme sonuçları arasındaki fark:

Ölçüm belirsizliği, standart sapma veya standart sapmanın katları ya da güven aralığının yarı genişliği ile ifade edilen işaretsiz bir parametredir. Deneyler, veriler ve deneyim gibi bilgilere dayanarak insanlar tarafından değerlendirilir. A ve B olmak üzere iki tür değerlendirme yöntemiyle niceliksel olarak belirlenebilir.

Ölçüm hatası, pozitif veya negatif işaretli bir değerdir. Değeri, ölçüm sonucundan ölçülen gerçek değerin çıkarılmasıyla elde edilir. Gerçek değer bilinmediğinden, doğru bir şekilde elde edilemez. Gerçek değer yerine geleneksel gerçek değer kullanıldığında, yalnızca tahmini değer elde edilebilir.

3. Etkileyen faktörlerdeki farklılıklar:

Ölçüm belirsizliği, insanlar tarafından analiz ve değerlendirme yoluyla elde edilir; bu nedenle, insanların ölçülen büyüklüğe dair anlayışıyla ilgilidir ve niceliği ve ölçüm sürecini etkiler.

Ölçüm hataları nesnel olarak mevcuttur, dış faktörlerden etkilenmez ve insanların anlayışıyla değişmez;

Bu nedenle, belirsizlik analizi yapılırken çeşitli etkileyen faktörler tam olarak dikkate alınmalı ve belirsizlik değerlendirmesi doğrulanmalıdır. Aksi takdirde, yetersiz analiz ve tahmin nedeniyle, ölçüm sonucu gerçek değere çok yakın olduğunda (yani hata küçük olduğunda) tahmin edilen belirsizlik büyük olabilir veya ölçüm hatası gerçekte büyük olduğunda verilen belirsizlik çok küçük olabilir.

4. Doğaya göre farklılıklar:

Ölçüm belirsizliği ve belirsizlik bileşenlerinin özelliklerini birbirinden ayırmak genellikle gereksizdir. Eğer ayırt edilmeleri gerekiyorsa, bunlar şu şekilde ifade edilmelidir: "rastgele etkilerden kaynaklanan belirsizlik bileşenleri" ve "sistem etkilerinden kaynaklanan belirsizlik bileşenleri";

Ölçüm hataları, özelliklerine göre rastgele hatalar ve sistematik hatalar olarak ikiye ayrılabilir. Tanım gereği, sonsuz sayıda ölçüm söz konusu olduğunda hem rastgele hatalar hem de sistematik hatalar ideal kavramlardır.

5. Ölçüm sonuçlarının düzeltilmesi arasındaki fark:

"Belirsizlik" terimi, kendi başına tahmin edilebilir bir değeri ima eder. Belirli ve kesin bir hata değerine işaret etmez. Tahmin edilebilse de, değeri düzeltmek için kullanılamaz. Kusurlu düzeltmelerin getirdiği belirsizlik, yalnızca düzeltilmiş ölçüm sonuçlarının belirsizliğinde dikkate alınabilir.

Sistem hatasının tahmini değeri biliniyorsa, ölçüm sonucu düzeltilerek düzeltilmiş ölçüm sonucu elde edilebilir.

Bir değer düzeltildikten sonra, gerçek değere daha yakın olabilir, ancak belirsizliği azalmak bir yana, bazen daha da artar. Bunun temel nedeni, gerçek değerin tam olarak ne kadar olduğunu bilemememiz, yalnızca ölçüm sonuçlarının gerçek değere ne kadar yakın veya uzak olduğunu tahmin edebilmemizdir.

Ölçüm belirsizliği ve hatası yukarıda belirtilen farklılıklara sahip olsa da, birbirleriyle yakından ilişkilidirler. Belirsizlik kavramı, hata teorisinin uygulaması ve genişletilmesidir ve hata analizi, özellikle B tipi bileşenlerin tahmininde, ölçüm belirsizliğinin değerlendirilmesinin teorik temelidir; hata analizinden ayrı düşünülemez. Örneğin, ölçüm cihazlarının özellikleri, izin verilen maksimum hata, gösterge hatası vb. terimlerle tanımlanabilir. Teknik şartnamelerde ve yönetmeliklerde belirtilen ölçüm cihazının izin verilen hata limiti, "izin verilen maksimum hata" veya "izin verilen hata limiti" olarak adlandırılır. Bu, belirli bir cihaz türü için üretici tarafından belirtilen gösterge hatasının izin verilen aralığıdır, belirli bir cihazın gerçek hatası değildir. Bir ölçüm cihazının izin verilen maksimum hatası, cihaz kılavuzunda bulunabilir ve sayısal bir değer olarak ifade edildiğinde artı veya eksi işaretiyle gösterilir; genellikle mutlak hata, bağıl hata, referans hata veya bunların bir kombinasyonu olarak ifade edilir. Örneğin ±0,1 PV, ±%1, vb. Ölçüm cihazının izin verilen maksimum hatası, ölçüm belirsizliği değildir, ancak ölçüm belirsizliğinin değerlendirilmesi için temel olarak kullanılabilir. Ölçüm cihazının ölçüm sonucuna getirdiği belirsizlik, B tipi değerlendirme yöntemine göre cihazın izin verilen maksimum hatasına göre değerlendirilebilir. Bir diğer örnek ise, ölçüm cihazının gösterge değeri ile karşılık gelen girişin kabul edilen gerçek değeri arasındaki farktır; bu da ölçüm cihazının gösterge hatasıdır. Fiziksel ölçüm aletleri için gösterge değeri nominal değeridir. Genellikle, daha üst düzey bir ölçüm standardı tarafından sağlanan veya yeniden üretilen değer, kabul edilen gerçek değer olarak kullanılır (sıklıkla kalibrasyon değeri veya standart değer olarak adlandırılır). Doğrulama çalışmalarında, ölçüm standardı tarafından verilen standart değerin genişletilmiş belirsizliği, test edilen cihazın izin verilen maksimum hatasının 1/3 ila 1/10'u arasında olduğunda ve test edilen cihazın gösterge hatası belirtilen izin verilen maksimum hata aralığında olduğunda, cihazın nitelikli olduğu değerlendirilebilir.