שגיאות הן סטיות של תוצאות המדידה מהערך האמיתי של כמות. ניתן לקבוע את הערך בפועל רק על ידי ביצוע מדידות רבות. בפועל, זה בלתי אפשרי ליישם.
לניתוח סטיות, הערך הקרוב ביותר לערך האמיתי נחשב לערך בפועל של הערך הנמדד. הוא מתקבל באמצעות מכשירי ושיטות מדידה בעלי דיוק גבוה. לנוחות המדידות, כדי להבטיח את האפשרות של ביטול סטיות, נעשה שימוש בסיווגים שונים של שגיאות. שקול את הקבוצות העיקריות.
שיטת הביטוי
אם נסווג את השגיאות של מכשירי מדידה על בסיס זה, נוכל להבחין:
- סטיות מוחלטות. הם מבוטאים ביחידות של הכמות הנמדדת.
- סטייה יחסית. הוא מבוטא ביחס בין השגיאה המוחלטת לבין תוצאת המדידה או הערך האמיתי של הכמות הנמדדת.
- סטייה מופחתת. זוהי השגיאה היחסית שבאה לידי ביטויהיחס בין הסטייה המוחלטת של מכשיר המדידה לבין הערך שנלקח כאינדיקטור קבוע על פני כל טווח המדידה המתאימה. בחירתו מבוססת על GOST 8.009-84.
עבור מכשירי מדידה רבים, נקבע דרגת דיוק. השגיאה הנתונה מוצגת מכיוון שהערך היחסי מאפיין את הסטייה רק בנקודה מסוימת בסולם ותלוי בפרמטר של הערך הנמדד.
תנאים ומקורות
הסטיות העיקריות והסטיות הנוספות מובדלות בסיווג הטעויות לפי קריטריונים אלה.
הראשונה היא השגיאות של מכשירי מדידה בתנאי שימוש רגילים. הסטיות העיקריות נובעות מחוסר השלמות של פונקציית ההמרה, חוסר השלמות של המאפיינים של המכשירים. הם משקפים את ההבדל בין פונקציית ההמרה בפועל של המכשיר בתנאים רגילים לבין זו הנומינלית (שנקבעת במסמכים רגולטוריים (תנאים טכניים, תקנים וכו')).
שגיאות נוספות מתרחשות כאשר ערך חורג מערך הנורמה או עקב מעבר לגבולות האזור המנורמל.
תנאים רגילים
הפרמטרים הרגילים הבאים מוגדרים בתיעוד הנורמטיבי:
- טמפרטורת אוויר 20±5 מעלות
- לחות יחסית 65±15%.
- מתח רשת 220±4, 4 V.
- תדר מתח 50±1Hz.
- ללא שדות מגנטיים או חשמליים.
- המיקום האופקי של המכשיר עם סטייה של ±2 מעלות.
דרגת דיוק
גבולות הסובלנות של סטיות יכולים להתבטא בשגיאה יחסית, מוחלטת או מופחתת. על מנת שניתן יהיה לבחור את כלי המדידה המתאים ביותר, נערכת השוואה לפי המאפיין הכללי שלהם - מחלקת הדיוק. ככלל, זהו הגבול של סטיות בסיסיות ונוספות המותרות.
מחלקת הדיוק מאפשרת לך להבין את גבולות השגיאות של אותו סוג של מכשירי מדידה. עם זאת, זה לא יכול להיחשב כאינדיקטור ישיר לדיוק המדידות שבוצעו על ידי כל מכשיר כזה. העובדה היא שגורמים אחרים (תנאים, שיטה וכו') משפיעים אף הם על סיווג טעויות המדידה. יש לקחת נסיבות אלו בחשבון בעת בחירת מכשיר מדידה בהתאם לדיוק שצוין עבור הניסוי.
הערך של דרגת הדיוק משתקף בתנאים הטכניים, בתקנים או במסמכים רגולטוריים אחרים. הפרמטר הנדרש נבחר מהטווח הסטנדרטי. לדוגמה, עבור מכשירים אלקטרומכניים, הערכים הבאים נחשבים לנורמטיביים: 0, 05, 0, 1, 0, 2 וכו'.
כדי לדעת את הערך של מחלקת הדיוק של כלי המדידה, אתה יכול למצוא את הערך המותר של הסטייה המוחלטת עבור כל חלקי טווח המדידה. המחוון מוחל בדרך כלל ישירות על קנה המידה של המכשיר.
טבע השינוי
תכונה זו משמשת בסיווג שגיאות שיטתיות. הסטיות הללו נשארותקבוע או משתנה בהתאם לדפוסים מסוימים בעת ביצוע מדידות. הקצו בסיווג זה וסוגי טעויות בעלות אופי שיטתי. אלה כוללים: סטיות אינסטרומנטליות, סובייקטיביות, מתודולוגיות ואחרות.
אם השגיאה השיטתית מתקרבת לאפס, המצב הזה נקרא נכונות.
בסיווג שגיאות מדידה במטרולוגיה מבחינים גם בסטיות אקראיות. לא ניתן לחזות את התרחשותם. שגיאות אקראיות אינן אחראיות; לא ניתן להוציא אותם מתהליך המדידה. לטעויות אקראיות יש השפעה משמעותית על תוצאות המחקר. ניתן להפחית סטיות על ידי מדידות חוזרות ונשנות עם עיבוד סטטיסטי שלאחר מכן של התוצאות. במילים אחרות, הערך הממוצע שיתקבל ממניפולציות חוזרות יהיה קרוב יותר לפרמטר האמיתי מזה המתקבל מדידה בודדת. כאשר הסטייה האקראית קרובה לאפס, הם מדברים על התכנסות האינדיקטורים של מכשיר המדידה.
עוד קבוצת שגיאות בסיווג - החמצות. הם קשורים, ככלל, עם שגיאות שנעשו על ידי המפעיל, או ללא הסבר להשפעה של גורמים חיצוניים. החמצות בדרך כלל לא נכללות בתוצאות המדידה, ולא נלקחות בחשבון בעת עיבוד הנתונים שהתקבלו.
תלות בגודל
הסטייה עשויה שלא להיות תלויה בפרמטר הנמדד או להיות פרופורציונלית אליו. בהתאם לכך, בסיווג טעויות במטרולוגיה, תוסף וסטיות כפל.
האחרונים מכונים גם כשגיאות רגישות. סטיות תוספות מופיעות בדרך כלל עקב טנדרים, רעידות בתומכים, חיכוך ורעש. השגיאה הכפלית קשורה לחוסר השלמות של ההתאמה של חלקים בודדים של מכשירי המדידה. זה, בתורו, יכול להיגרם מסיבות שונות, כולל פיזית והתיישנות של ציוד.
נורמליזציה של מאפיינים
זה מתבצע בהתאם לאיזו סטייה משמעותית. אם השגיאה הנוספת משמעותית, הגבול מנורמל בצורה של סטייה מופחתת, אם היא מכפלת, נעשה שימוש בנוסחה לגודל היחסי של השינוי.
זוהי שיטת נורמליזציה שבה שני האינדיקטורים ניתנים להשוואה, כלומר, גבול ההפרש העיקרי המותר מתבטא בנוסחה דו-מונחית. לכן, מחוון דרגת הדיוק מורכב גם מ-2 מספרים c ו-d באחוזים, מופרדים באמצעות קו נטוי. לדוגמה, 0.2/0.01. המספר הראשון משקף את השגיאה היחסית בתנאים רגילים. המדד השני מאפיין את עלייתו עם עלייה בערך של X, כלומר, משקף את השפעת השגיאה הנוספת.
דינמיקה של שינויים במחוון הנמדד
בפועל, נעשה שימוש בסיווג הטעויות, המשקף את אופי השינויים בכמות הנמדדת. זה כרוך בהפרדה של סטיות:
- לסטטי. שגיאות כאלה מתעוררות בעת מדידה משתנה לאט אולא משתנה בכלל.
- דינמי. הם מופיעים בעת מדידת כמויות פיזיקליות המשתנות במהירות בזמן.
סטיה דינמית נובעת מאינרציה של המכשיר.
תכונות של אומדן סטיות
גישות מודרניות לניתוח וסיווג שגיאות מבוססות על עקרונות המבטיחים עמידה בדרישות לאחידות המדידות.
כדי להשיג את מטרות ההערכה והמחקר, הסטייה מתוארת באמצעות מודל (אקראי, אינסטרומנטלי, מתודולוגי וכו'). הוא מגדיר את המאפיינים שניתן להשתמש בהם כדי לכמת את מאפייני השגיאה. במהלך עיבוד המידע, יש צורך למצוא אומדנים של מאפיינים כאלה.
המודל נבחר תוך התחשבות בנתונים על מקורותיו, כולל אלה שהתקבלו במהלך הניסוי. מודלים מחולקים לא-דטרמיניסטיים (אקראי) ודטרמיניסטיים. האחרונים, בהתאמה, מתאימים לסטיות שיטתיות.
המודל הכללי לשגיאה האקראית הוא הערך שמיישם את פונקציית התפלגות ההסתברות. מאפייני הסטייה במקרה זה מחולקים למרווח ונקודה. כאשר מתארים את השגיאה של תוצאות המדידה, משתמשים בדרך כלל בפרמטרים של מרווחים. המשמעות היא שהגבולות שבהם ניתן לאתר את הסטייה מוגדרים כמתאימים להסתברות מסוימת. במצב כזה, הגבולות נקראים ביטחון, וההסתברות, בהתאמה, ביטחון.
מאפייני נקודה משמשים במקרים שבהם אין צורך או אפשרות להעריך את גבולות הביטחון של הסטייה.
עקרונות הערכה
בבחירת הערכות סטייה, נעשה שימוש בהוראות הבאות:
- מאפיינים פרמטרים ומאפיינים בודדים של הדגם הנבחר. זאת בשל העובדה שלמודלים הסטייה יש מבנה מורכב. פרמטרים רבים משמשים לתיאורם. הנחישות שלהם היא לרוב קשה מאוד, ובמצבים מסוימים אפילו בלתי אפשרית. בנוסף, במקרים רבים, התיאור המלא של המודל מכיל מידע מיותר, בעוד שהידע של מאפיינים בודדים יספיק בהחלט כדי ליישם את המשימות ולהשיג את מטרות הניסוי.
- אומדנים של סטיות נקבעים בקירוב. דיוק המאפיינים תואם את מטרת המדידות. זאת בשל העובדה שהשגיאה מאפיינת רק את אזור אי הוודאות של התוצאה ואין צורך בדיוק האולטימטיבי שלה.
- סטייה עדיף להגזים מאשר לזלזל. במקרה הראשון, איכות המדידה תרד, במקרה השני, סביר להניח שהפיחות המלא של התוצאות המתקבלות.
הערכת שגיאות לפני או אחרי מדידה. במקרה הראשון, זה נקרא אפריורי, בשני - אפואסטריורי.
