Måleusikkerhet og -feil er grunnleggende proposisjoner som studeres i metrologi, og også et av de viktige konseptene som ofte brukes av metrologitestere. Det er direkte relatert til påliteligheten til måleresultatene og nøyaktigheten og konsistensen av verdioverføringen. Imidlertid forveksler eller misbruker mange lett de to på grunn av uklare konsepter. Denne artikkelen kombinerer erfaringene fra studiet av "Evaluering og uttrykk for måleusikkerhet" for å fokusere på forskjellene mellom de to. Det første som må være tydelig er den konseptuelle forskjellen mellom måleusikkerhet og -feil.
Måleusikkerhet karakteriserer evalueringen av verdiområdet der den sanne verdien av den målte verdien ligger.Den gir intervallet der den sanne verdien kan falle i henhold til en viss konfidenssannsynlighet. Det kan være standardavviket eller multipler av dette, eller halvbredden av intervallet som indikerer konfidensnivået. Det er ikke en spesifikk sann feil, den uttrykker bare kvantitativt den delen av feilområdet som ikke kan korrigeres i form av parametere. Den er avledet fra den ufullkomne korreksjonen av tilfeldige effekter og systematiske effekter, og er en spredningsparameter som brukes til å karakterisere de målte verdiene som er rimelig tildelt. Usikkerhet er delt inn i to typer evalueringskomponenter, A og B, i henhold til metoden for å innhente dem. Type A-vurderingskomponent er usikkerhetsvurderingen gjort gjennom statistisk analyse av observasjonsserier, og type B-vurderingskomponent estimeres basert på erfaring eller annen informasjon, og det antas at det er en usikkerhetskomponent representert av et omtrentlig "standardavvik".
I de fleste tilfeller refererer feil til målefeil, og den tradisjonelle definisjonen er forskjellen mellom måleresultatet og den sanne verdien av den målte verdien.Kan vanligvis deles inn i to kategorier: systematiske feil og tilfeldige feil. Feilen eksisterer objektivt, og den bør være en bestemt verdi, men siden den sanne verdien ikke er kjent i de fleste tilfeller, kan ikke den sanne feilen kjennes nøyaktig. Vi søker bare den beste tilnærmingen til sannhetsverdien under visse forhold, og kaller det den konvensjonelle sannhetsverdien.
Gjennom forståelsen av konseptet kan vi se at det hovedsakelig er følgende forskjeller mellom måleusikkerhet og målefeil:
1. Forskjeller i vurderingsformål:
Måleusikkerhet er ment å indikere spredningen av den målte verdien;
Hensikten med målefeil er å indikere i hvilken grad måleresultatene avviker fra den sanne verdien.
2. Forskjellen mellom evalueringsresultatene:
Måleusikkerhet er en usignert parameter uttrykt ved standardavvik eller multipler av standardavvik eller halvbredden av konfidensintervallet. Den evalueres av mennesker basert på informasjon som eksperimenter, data og erfaring. Den kan bestemmes kvantitativt ved hjelp av to typer evalueringsmetoder, A og B.
Målefeilen er en verdi med positivt eller negativt fortegn. Verdien er måleresultatet minus den målte sanne verdien. Siden den sanne verdien er ukjent, kan den ikke oppnås nøyaktig. Når den konvensjonelle sanne verdien brukes i stedet for den sanne verdien, kan bare den estimerte verdien oppnås.
3. Forskjellen mellom påvirkningsfaktorer:
Måleusikkerhet innhentes av mennesker gjennom analyse og evaluering, så den er relatert til folks forståelse av målestørrelsen, som påvirker mengde og måleprosess;
Målefeil eksisterer objektivt, påvirkes ikke av eksterne faktorer og endres ikke med folks forståelse;
Derfor bør ulike påvirkende faktorer vurderes fullt ut når man utfører usikkerhetsanalyse, og evalueringen av usikkerheten bør verifiseres. Ellers, på grunn av utilstrekkelig analyse og estimering, kan den estimerte usikkerheten være stor når måleresultatet er svært nær den sanne verdien (det vil si at feilen er liten), eller den gitte usikkerheten kan være svært liten når målefeilen faktisk er stor.
4. Forskjeller etter natur:
Det er generelt sett unødvendig å skille mellom egenskapene til måleusikkerhet og usikkerhetskomponenter. Hvis de må skilles, bør de uttrykkes som: «usikkerhetskomponenter introdusert av tilfeldige effekter» og «usikkerhetskomponenter introdusert av systemeffekter»;
Målefeil kan deles inn i tilfeldige feil og systematiske feil i henhold til deres egenskaper. Per definisjon er både tilfeldige feil og systematiske feil ideelle konsepter i tilfeller med uendelig mange målinger.
5. Forskjellen mellom korreksjonen av måleresultatene:
Selve begrepet «usikkerhet» impliserer en estimerbar verdi. Det refererer ikke til en spesifikk og eksakt feilverdi. Selv om den kan estimeres, kan den ikke brukes til å korrigere verdien. Usikkerheten som introduseres av ufullkomne korreksjoner kan bare tas i betraktning i usikkerheten til de korrigerte måleresultatene.
Hvis den estimerte verdien av systemfeilen er kjent, kan måleresultatet korrigeres for å oppnå det korrigerte måleresultatet.
Etter at en størrelsesorden er korrigert, kan den være nærmere den sanne verdien, men usikkerheten reduseres ikke bare ikke, men noen ganger blir den større. Dette er hovedsakelig fordi vi ikke kan vite nøyaktig hvor mye den sanne verdien er, men bare kan anslå i hvilken grad måleresultatene er nær eller borte fra den sanne verdien.
Selv om måleusikkerhet og feil har de ovennevnte forskjellene, er de fortsatt nært beslektet. Usikkerhetsbegrepet er anvendelsen og utvidelsen av feilteori, og feilanalyse er fortsatt det teoretiske grunnlaget for evaluering av måleusikkerhet, spesielt når man estimerer B-type komponenter, er feilanalyse uatskillelig. For eksempel kan egenskapene til måleinstrumenter beskrives i form av maksimal tillatt feil, indikasjonsfeil, osv. Grenseverdien for den tillatte feilen til måleinstrumentet spesifisert i de tekniske spesifikasjonene og forskriftene kalles "maksimal tillatt feil" eller "tillatt feilgrense". Det er det tillatte området for indikasjonsfeilen spesifisert av produsenten for en bestemt type instrument, ikke den faktiske feilen til et bestemt instrument. Den maksimalt tillatte feilen til et måleinstrument finnes i instrumenthåndboken, og den uttrykkes med et pluss- eller minustegn når den uttrykkes som en numerisk verdi, vanligvis uttrykt i absolutt feil, relativ feil, referansefeil eller en kombinasjon av disse. For eksempel ±0,1PV, ±1 %, osv. Den maksimalt tillatte feilen til måleinstrumentet er ikke måleusikkerheten, men den kan brukes som grunnlag for evaluering av måleusikkerheten. Usikkerheten som introduseres av måleinstrumentet i måleresultatet kan evalueres i henhold til den maksimalt tillatte feilen til instrumentet i henhold til B-type evalueringsmetoden. Et annet eksempel er forskjellen mellom indikasjonsverdien til måleinstrumentet og den avtalte sanne verdien for den tilsvarende inngangen, som er indikasjonsfeilen til måleinstrumentet. For fysiske måleverktøy er den indikerte verdien dens nominelle verdi. Vanligvis brukes verdien gitt eller reprodusert av en høyere målestandard som den avtalte sanne verdien (ofte kalt kalibreringsverdi eller standardverdi). I verifiseringsarbeidet, når den utvidede usikkerheten til standardverdien gitt av målestandarden er 1/3 til 1/10 av den maksimalt tillatte feilen til det testede instrumentet, og indikasjonsfeilen til det testede instrumentet er innenfor den spesifiserte maksimalt tillatte feilen, kan den bedømmes som kvalifisert.
Publisert: 10. august 2023
