Véletlenszerű hibák és szisztematikus hibák

Artículo revisado y aprobado por nuestro equipo editorial, siguiendo los criterios de redacción y edición de YuBrain.

Minden mérési folyamathoz társulnak hibák, és fontos tudni, hogy a hibák a mérési folyamat részét képezik. A tudományban és a technikában a mérés hibáját vagy bizonytalanságát kísérleti hibának vagy megfigyelési hibának nevezik.

Kétféle hiba vagy bizonytalanság létezik : véletlenszerű és szisztematikus hibák. A véletlenszerű hibák minden mérésnél megjósolhatatlanul fordulnak elő, míg a szisztematikus hibák minden egyes meghatározásban azonos gyakorisággal fordulnak elő. Mindkét típusú hiba minden mérési folyamat velejárója, de a véletlenszerű hibák statisztikailag kezelhetők, és a valódi érték köré csoportosuló meghatározásokat eredményeznek, míg a szisztematikus hibák esetenként minimalizálhatók a mérőberendezés kalibrálásával, de fontos figyelembe venni őket. Figyelembe kell venni, mivel ha nem javítják ki, hibás méréseket okozhatnak, amelyek befolyásolják az elvégzett vizsgálat következtetéseit.

véletlenszerű hibák

Ha több azonos nagyságú mérést végez, akkor látható lesz, hogy a kapott értékek egy bizonyos érték köré csoportosulnak; ezért a véletlenszerű hiba elsősorban a mérés pontosságát befolyásolja . A véletlenszerű hibák általában a mérés utolsó jelentős számjegyét érintik.

A véletlenszerű hibák fő okai a műszer korlátai, a környezeti tényezők és a mérési eljárás enyhe eltérései. Lássunk néhány példát:

  • Mérlegen történő méréskor a lemérendő tétel minden egyes méréskor másképp helyezkedik el.
  • Lombik térfogatának leolvasásakor az értéket minden alkalommal más-más szögből olvashatja le, amikor a beosztásos skálát nézi.
  • A minta tömegének mérése analitikai mérlegen eltérhet , ha légáramok befolyásolják .
  • Az ember magasságának mérését a testtartás változásai befolyásolják.
  • A szélsebesség mérése a magasságtól és a mérés pillanatától függ; több mérést kell végezni, és a kapott értékeket átlagolni kell a reprezentatív méréshez, mivel a széllökések és a szélirány változásai módosítják az egyes meghatározásokat.
  • A leolvasott értékeket akkor kell megbecsülni, ha azok a skála jelei közé esnek, vagy ha egy mérési jel vastagságát figyelembe veszik.

Mivel véletlenszerű hibák mindig előfordulnak, és nem előrejelezhetők, ezért fontos, hogy a mérési eljárásba beépítsünk több adatleolvasást, majd ezek átlagolását, hogy pontosan meghatározzuk a paraméter valódi értékét, és egyben tudjuk, mi az. a mérések változékonysága.

szisztematikus hibák

A szisztematikus hibák előre megjósolhatók, és mindig azonos előfordulásúak. A szisztematikus hibák tipikus okai a megfigyelési hibák, a tökéletlen műszerkalibráció és a környezeti tényezők előfordulása. Lássunk néhány példát:

  • Elfelejtette tárazni vagy nullázni a mérleget. Ez olyan tömegméréseket eredményez, amelyek mindig ugyanannyival eltérnek a tényleges értéktől (ebben az esetben egybeesik a tárával). Azt a hibát, amely abból adódik, hogy a műszert használat előtt nem nullázzák le, eltolási hibának nevezzük.
  • Ne olvassa le a meniszkuszt egy beosztásos skálán szemmagasságban térfogatméréshez. Ez mindig helytelen leolvasást eredményez. A megfigyelt érték alá- vagy túlbecsüli a helyes mérést, attól függően, hogy a leolvasás a jel felett vagy alatt történik.
  • A fém vonalzóval történő hosszmérés a környezeti hőmérséklettől függően eltérő eredményt ad, az anyag hőtágulása miatt.
  • A kalibrált hőmérő pontos leolvasást tud adni egy bizonyos hőmérsékleti tartományon belül , de pontatlanná válhat magasabb vagy alacsonyabb hőmérsékleten, mivel minden kalibrálás érvényes a paraméter bizonyos változási tartományán belül.
  • A mért távolság új mérőszalaggal eltér a régi, kifeszített mérőszalaggal végzett meghatározástól. Ilyen helyzetben a hibák arányosak a méréssel, és léptéktényező hibának nevezzük.
  • Az elektronikus berendezések mérési eredményei az alkatrészek hőmérsékletének változása miatt idővel változnak. Állítólag hajlamosak a sodródásra. A készülék felmelegedése befolyásolhatja a más típusú műszerekkel kapott méréseket is.

Az ok azonosítása után a szisztematikus hibák előfordulása bizonyos mértékig csökkenthető, és minimalizálható a berendezés rutinszerű kalibrálásával, például kontrollok bevonásával a kísérletekbe, a műszereket arra az üzemi hőmérsékletre hozva, amelyen azt elvégezték. leolvasás előtt, vagy a mérések szabványokkal való összehasonlításával.  

Bár a véletlenszerű hibák minimálisra csökkenthetők a meghatározások számának növelésével és az eredmények átlagolásával, mindig lesz mérési bizonytalanság a paraméter vagy a mérési eljárás belső változékonyságával kapcsolatban. A szisztematikus hibák minimalizálásának legjobb módja a műszerek korlátainak megismerése, a helyes használatukban szerzett tapasztalatok és mérési eljárások kialakítása, valamint ezek szigorú betartása.

Szökőkút

David A. Freedman. Statisztikai modellek: elmélet és gyakorlat . Cambridge University Press, 2005.

Sergio Ribeiro Guevara (Ph.D.)
Sergio Ribeiro Guevara (Ph.D.)
(Doctor en Ingeniería) - COLABORADOR. Divulgador científico. Ingeniero físico nuclear.

Artículos relacionados