Случайни грешки и систематични грешки

Всеки процес на измерване има свързани грешки и е важно да знаете, че грешките са част от процеса на измерване. В науката и технологиите грешката или несигурността на измерването се нарича експериментална грешка или грешка при наблюдение.

Има два вида грешки или несигурности : случайни и систематични грешки. Случайните грешки се появяват непредсказуемо при всяко измерване, докато систематичните грешки имат еднаква честота при всяко определяне, което се прави. И двата вида грешки са присъщи на всеки процес на измерване, но случайните грешки могат да бъдат третирани статистически и да дадат определяния, които се групират около истинската стойност, докато систематичните грешки понякога могат да бъдат сведени до минимум чрез калибриране на измервателното оборудване, но е важно да ги вземете предвид, тъй като ако не бъдат коригирани, те могат да причинят неправилни измервания, които да повлияят на заключенията от провежданото изследване.

случайни грешки

Ако се направят няколко измервания с еднаква величина, ще се види, че стойностите, които получавате, са групирани около определена стойност; следователно случайната грешка засяга главно точността на измерването . Случайните грешки обикновено засягат последната значима цифра от измерването.

Основните причини за случайни грешки са свързани с ограничения на инструмента, фактори на околната среда и леки вариации в процедурата на измерване. Да видим някои примери:

• При претегляне на кантар, предметът, който трябва да се претегли, се позиционира различно всеки път, когато се извършва измерването.
• Когато отчитате обема на колба, можете да прочетете стойността от различен ъгъл всеки път, когато погледнете градуираната скала.
• Измерването на масата на проба върху аналитична везна може да се различава, ако се влияе от въздушни течения .
• Измерването на височината на човек се влияе от промените в позата.
• Измерването на скоростта на вятъра зависи от височината и момента, в който се извършва измерването; трябва да се направят няколко отчитания и получените стойности да се осреднят, за да се получи представително измерване, тъй като поривите и промените в посоката на вятъра променят всяко конкретно определяне.
• Отчитанията трябва да се оценяват, когато попадат между отметките на скалата или когато се вземе предвид дебелината на измерената маркировка.

Тъй като винаги се появяват случайни грешки и не могат да бъдат предвидени, важно е в процедурата на измерване да се включи вземането на няколко показания на данни и след това тяхното осредняване, за да има точно определяне на истинската стойност на параметъра и в същото време да се знае каква е тя. променливостта на измерванията.

систематични грешки

Систематичните грешки са предвидими и винаги имат една и съща честота. Типичните причини за систематични грешки включват грешки при наблюдение, несъвършено калибриране на инструмента и влиянието на факторите на околната среда. Да видим някои примери:

• Забравяне на тариране или нулиране на кантара. Това води до измервания на маса, които винаги се различават от действителната стойност с една и съща сума (съвпадаща с тарата в този случай). Грешка, причинена от ненулиране на инструмент преди употреба, се нарича грешка на отместване.
• Не четете менискуса по градуирана скала на нивото на очите за измерване на обема. Това винаги ще доведе до неправилно четене. Наблюдаваната стойност ще подцени или надцени правилното измерване, в зависимост от това дали отчитането е над или под знака.
• Измерването на дължината с метална линийка ще даде различен резултат в зависимост от температурата на околната среда, поради термичното разширение на материала.
• Калибрираният термометър може да даде точни показания в рамките на определен температурен диапазон , но може да стане неточен при по-високи или по-ниски температури, тъй като всяко калибриране е валидно в рамките на определен диапазон на вариация на параметъра.
• Измереното разстояние е различно при използване на нова рулетка в сравнение с определянето, направено със стара, разтегната рулетка. В този тип ситуация грешките са пропорционални на измерването и се наричат ​​грешки на мащабния фактор.
• Измерванията на електронното оборудване са склонни да варират във времето поради промени в температурите на компонентите. Твърди се, че са податливи на дрейф. Измерванията, получени с други видове инструменти, също могат да бъдат засегнати, тъй като устройството се нагрява.

След като причината бъде идентифицирана, честотата на системните грешки може да бъде намалена до известна степен и може да бъде сведена до минимум чрез рутинно калибриране на оборудването, например чрез включване на контроли в експерименти, довеждане на инструментите до работната температура, при която е извършено. преди да вземете показания или като сравните измерванията със стандарти.  

Въпреки че случайните грешки могат да бъдат сведени до минимум чрез увеличаване на броя на определянията и осредняване на резултатите, винаги ще има несигурност на измерването, свързана с присъщата променливост на параметъра или процедурата на измерване. В случай на систематични грешки, най-добрият начин да ги сведете до минимум е да се запознаете с ограниченията на инструментите, да имате опит в правилното им използване и да установите процедури за измерване и стриктно да ги спазвате.

Фонтан

Дейвид А. Фрийдман. Статистически модели: теория и практика . Cambridge University Press, 2005 г.