Błąd pomiaru 0

Błąd pomiaru

Każdemu procesowi pomiarowemu towarzyszą błędy, które ze względu na swój charakter i zachowanie w całym procesie pomiarowym dzielą się na błędy systematyczne, błędy przypadkowe (losowe), błędy grube (w przypadku pomyłki osoby wykonującej pomiar lub błędnego zadziałania sprzętu). Całkowity błąd pomiaru jest sumą błędów przypadkowych i systematycznych i stanowi różnicę między wynikiem badania a wartością prawdziwą lub przyjętą wartością odniesienia. Otrzymany daną metodą pomiarową wynik jest więc tylko pewnym przybliżeniem wartości prawdziwej.

 

Rodzaje błędów pomiarowych

 

Błąd systematyczny

Na skutek występowania błędu systematycznego, poszczególne wyniki pomiaru są „przesunięte” w stosunku do wartości prawdziwej o pewną wartość stałą (niezależną od wartości wielkości mierzonej) lub też przesunięcie to zmienia się w pewien przewidywalny (zależny od wartości wielkości mierzonej) sposób. Zwiększanie ilości pomiarów w serii pomiarowej nie redukuje wielkości błędu systematycznego. Aby zmniejszyć wpływ błędu systematycznego na wynik pomiaru, w przypadku gdy znane jest źródło błędu, powinno się stosować odpowiednie poprawki (np poprawkę na temperaturę, poprawkę na niepełny odzysk). Błąd systematyczny jest wynikiem niedoskonałości przyrządów i metod pomiarowych. Ten rodzaj błędu może pojawić się na przykład na skutek wykonywania pomiarów w warunkach innych od tych, w których przeprowadzono wzorcowanie przyrządu pomiarowego, czy też podczas przenoszenia analitu między różnymi fazami (np. podczas niepełnej ekstrakcji analitu z fazy wodnej do fazy organicznej). Błędy systematyczne nie podlegają prawom statystyki i wpływają na poprawność wyników badania, stanowiąc obciążenie metody (ang. bias). Jeżeli wszystkie wyniki są obciążone niezmienną składową addytywną, to określa się ją jako błąd stały (np. nieuwzględniona wartość ślepej próby). Odchylenie od wartości prawdziwej zależne od mierzonej wielkości jest nazywane błędem zmiennym. Jeżeli między wartością i wartością błędu zależność jest proporcjonalna, to jest to błąd liniowy (proporcjonalny), np. błędne miano roztworu miareczkującego.

 

Błąd przypadkowy

W powtarzalnych pomiarach błąd przypadkowy zmienia się w sposób nieprzewidywalny. Osoba wykonująca serię pomiarów, pomimo tego iż stara się je wykonać poprawnie i za każdym razem tak samo, nie w pełni może kontrolować wszystkie czynniki wypływające na wynik pomiaru (np. krótkotrwałe wahania warunków środowiskowych). Zwłaszcza podczas wykonywania pomiarów w dużej ilości powtórzeń, w serii pomiarowej można zaobserwować rozrzut przypisywany, przypisywany zazwyczaj zjawiskom przypadkowym. Błąd przypadkowy można zredukować poprzez zwiększanie ilości powtórzeń wykonywanych pomiarów. Dla redukcji błędów przypadkowych nie jest możliwe zastosowanie poprawek, ponieważ przy każdym pomiarze błąd przypadkowy jest inny i za każdym razem nieznany.

 

Błąd gruby

Błąd gruby może być wynikiem pomyłki laboranta/osoby wykonującej pomiar, błędnego zadziałania sprzętu, nagłej zmiany warunków pomiaru (np. wstrząs, ruch powietrza). Na skutek wystąpienia błędu grubego, wynik pomiaru znacząco odbiega od pozostałych „poprawnych” wartości. Wyniki obarczone błędem grubym nie powinno się wykorzystywać w dalszych obliczeniach, powinno się je usuwać z serii pomiarowych i zastępować pomiarami poprawnymi. Osoba wykonująca pomiar powinna przeprowadzić stosowne działania wyjaśniające, aby ustalić co było przyczyną powstania błędu, tak aby zminimalizować ryzyko jego ponownego wystąpienia. Do identyfikowania wartości odstających (wyników obarczonych błędem grubym), powszechnie stosuje się w środowisku laboratoryjnym testy statystyczne: test Dixona lub test Grubbsa.

 

Błąd standardowy średniej

W zasadzie trudno jest rozróżnić czynniki powodujące określony rodzaj błędów – systematycznych czy przypadkowych, gdyż zarówno jedne jak i drugie mogą być spowodowane tymi samymi przyczynami. Podział na błędy systematyczne i przypadkowe (istotny ze względu na zastosowanie odpowiedniego przeliczenia matematycznego) nie wynika ze źródeł powstawania tych błędów, ale z kierunkowości odchylenia od wartości średniej (najczęściej średniej arytmetycznej). Błąd standardowy średniej nie jest miarą rozproszenia wyników pomiarowych, lecz określa stopień dokładności, z jaką możemy określić wartość średniej arytmetycznej na podstawie wyznaczenia średniej w analizowanej próbie (np. serii n liczby pomiarów). Błąd standardowy średniej (równy co do wartości odchyleniu standardowemu eksperymentalnej średniej) wyraża więc w jakim przedziale powinniśmy spodziewać się wartości średniej biorąc pod uwagę liczbę wykonaną pomiarów i jest istotnym parametrem wykorzystywanym w procesie szacowania niepewności pomiaru. Błąd standardowy średniej obliczany jest przez podzielenie odchylanie standardowego przez pierwiastek kwadratowy z liczby pomiarów.

 

Dopuszczalny błąd graniczny

Dopuszczalny błąd graniczny to maksymalna dopuszczona przez przepisy dodatnia lub ujemna różnica pomiędzy wskazaniem przyrządu a wartością prawdziwą. Termin ten został szczegółowo opisany w normie PN-EN 45501. W praktyce laboratoryjnej błąd graniczny jest najczęściej wykorzystywany do wyznaczenia niepewności standardowej przyrządu - błąd graniczny dzielony jest przez pierwiastek kwadratowy z trzech (gdy w granicach błędu zakłada się rozkład prostokątny) lub przez pierwiastek kwadratowy z sześciu (gdy w granicach błędu zakłada się rozkład trójkątny).

 

Błąd bezwzględny

Błąd bezwzględny informuje o ile wartość zmierzona różni się od wartości prowadziwej (rzeczywistej). Dokonując więc pomiaru obiektu, dla którego znana jest "wartość prawdziwą", możliwe jest wyznaczenie błędu pomiaru (poprzez odjęcie wartości pomiaru od wartości rzeczywistej i wyciągnięcie wartości bezwzględnej). Dla pomiarów obiektów, dla których nie jest znana wartość rzeczywista (np. próbka przysłana przez klienta do laboratorium celem jej zbadania), nie jest możliwe wyznaczenie błędu (błędu bezwzględnego).

 

Błąd względny

Błąd względny informuje o ile procent wartość zmierzona różni się od wartości prawdziwej (rzeczywistej). Aby obliczyć błąd względny należy wartość błędu bezwględnego podzielić przez wartość prawdziwą (rzeczywistą) przypisaną do mierzonego obiektu. Błąd względny pomiaru można wyznaczyć tylko dla pomiarów tych obiektów, dla których znana jest wartość prawdziwa (rzeczywista), ponieważ tylko w tym przypadku możliwe jest wyznacznaczenie błędu bezwzględnego.

 

Błąd pomiaru a niepewność pomiaru

Niepewność pomiaru jest to parametr związany z wynikiem pomiaru, charakteryzujący rozrzut wartości, który można w uzasadniony sposób przypisać wielkości mierzonej. Błąd pomiaru, to z kolei różnica między wynikiem pomiaru a wartością prawdziwą.

Zależność między błędem pomiaru a niepewnością pomiaru


Ponieważ dla danego wyniku pomiaru nie jest możliwe zidentyfikowanie źródeł oraz wartości wszystkich błędów systematycznych (i ich kierunku), jak również wartości występującego w danej chwili błędu przypadkowego, wyznaczenie błędu całkowitego nie jest możliwe. Osoba wykonująca pomiar powinna więc skupić się nie na próbie wyznaczania poszczególnych błędów pomiaru, a na wyznaczeniu niepewności pomiaru. Niepewność pomiaru nie należy interpretować jako wartości reprezentującej błąd, ani wartości błędu po wprowadzeniu współczynników korekcyjnych (poprawek). Niepewność pomiaru należy interpretować jako zakres w którym znajduje się wartość prawdziwa. Warto podkreślić, że niepewność pomiaru przedstawia oczekiwaną zmienność wyników, gdy pomiar jest wykonywany poprawnie i system pomiarowy znajduje się pod kontrolą.

Więcej na temat błędów pomiarowych i procedury szacowania niepewności pomiaru dowiedzą się Państwo podczas szkolenia „Niepewność pomiaru”.

 

KOMENTARZE (0)

do góry
Sklep jest w trybie podglądu
Pokaż pełną wersję strony
Click Shop | Hosting home.pl