A hibák a mérési eredmények eltérései egy mennyiség valós értékétől. A tényleges érték csak számos mérés elvégzésével állapítható meg. A gyakorlatban ezt lehetetlen megvalósítani.
Az eltérések elemzéséhez a valódi értékhez legközelebb eső értéket tekintjük a mért érték tényleges értékének. Nagy pontosságú mérőműszerekkel és módszerekkel nyerik. A mérések kényelme érdekében, az eltérések kiküszöbölésének biztosítására különböző hibaosztályozásokat alkalmaznak. Tekintsük a főbb csoportokat.
Kifejezési mód
Ha ez alapján osztályozzuk a mérőműszerek hibáit, megkülönböztethetjük:
- Abszolút eltérések. Ezeket a mért mennyiség egységeiben fejezik ki.
- Relatív eltérés. Ezt az abszolút hiba és a mérési eredmény vagy a mért mennyiség tényleges értékének aránya fejezi ki.
- Csökkentett eltérés. Ez a kifejezett relatív hibaa mérőműszer abszolút eltérésének és az állandó mutatónak vett érték aránya a megfelelő mérés teljes tartományában. Választása a GOST 8.009-84-en alapul.
Sok mérőműszer esetében pontossági osztályt határoztak meg. Az adott hiba azért lép fel, mert a relatív érték csak a skála egy meghatározott pontján jellemzi az eltérést, és a mért érték paraméterétől függ.
Feltételek és források
A hibák e kritériumok szerinti osztályozásában megkülönböztetjük a fő és további eltéréseket.
Az első a mérőműszerek hibái normál használati körülmények között. A fő eltérések az átalakítási funkció tökéletlenségéből, az eszközök tulajdonságainak tökéletlenségéből adódnak. Ezek tükrözik a különbséget a készülék normál körülmények között való tényleges konverziós funkciója és a névleges (szabályozási dokumentumokban (műszaki feltételek, szabványok stb.) megállapított) között.
További hibák fordulnak elő, ha egy érték eltér a normaértéktől, vagy a normalizált terület határain túllépve.
Normál körülmények
A következő normál paraméterek vannak meghatározva a normatív dokumentációban:
- A levegő hőmérséklete 20±5 fok.
- Relatív páratartalom 65±15%.
- Hálózati feszültség 220±4, 4 V.
- Tápfeszültség 50±1 Hz.
- Nincs mágneses vagy elektromos mező.
- A készülék vízszintes helyzete ±2 fokos eltéréssel.
Pontossági osztály
Az eltérések tűréshatárai relatív, abszolút vagy csökkentett hibával fejezhetők ki. Annak érdekében, hogy a legmegfelelőbb mérőeszközt ki lehessen választani, összehasonlítás történik azok általános jellemzője - a pontossági osztály - szerint. Általános szabály, hogy ez a megengedett alap- és további eltérések határa.
A pontossági osztály lehetővé teszi, hogy megértse az azonos típusú mérőműszerek hibáinak határait. Ez azonban nem tekinthető az egyes ilyen műszerek által végzett mérések pontosságának közvetlen mutatójának. Az tény, hogy a mérési hibák osztályozását más tényezők (feltételek, módszer stb.) is befolyásolják. Ezt a körülményt a kísérlethez megadott pontosságtól függő mérőműszer kiválasztásakor figyelembe kell venni.
A pontossági osztály értéke a műszaki feltételekben, szabványokban vagy egyéb szabályozási dokumentumokban tükröződik. A kívánt paramétert a szabványos tartományból kell kiválasztani. Például az elektromechanikus eszközök esetében a következő értékek tekinthetők normatívnak: 0, 05, 0, 1, 0, 2 stb.
A mérőműszer pontossági osztályának ismeretében a mérési tartomány minden részére megtalálhatja az abszolút eltérés megengedett értékét. A jelzőt általában közvetlenül az eszköz skálájára alkalmazzák.
A változás természete
Ezt a funkciót a szisztematikus hibák osztályozására használják. Ezek az eltérések megmaradnakállandó vagy bizonyos minták szerint változik a mérések végzése során. Ebben az osztályozásban sorolja fel azokat a hibákat, amelyek szisztematikus jellegűek. Ide tartoznak: instrumentális, szubjektív, módszertani és egyéb eltérések.
Ha a szisztematikus hiba nullához közelít, ezt a helyzetet helyességnek nevezzük.
A mérési hibák osztályozásánál a metrológiában véletlenszerű eltéréseket is megkülönböztetünk. Előfordulásukat nem lehet előre megjósolni. A véletlenszerű hibák nem számolhatók el; nem zárhatók ki a mérési folyamatból. A véletlenszerű hibák jelentős hatással vannak a kutatási eredményekre. Az eltérések csökkenthetők ismételt mérésekkel az eredmények utólagos statisztikai feldolgozásával. Más szóval, az ismételt manipulációkból kapott átlagérték közelebb lesz a valós paraméterhez, mint az egyetlen mérésből kapott érték. Amikor a véletlenszerű eltérés nullához közeli, akkor a mérőeszköz mutatóinak konvergenciájáról beszélnek.
A besorolás egy másik csoportja – hiányzik. Általában a kezelő által elkövetett hibákhoz vagy a külső tényezők befolyásának figyelmen kívül hagyásához kapcsolódnak. A hiányosságokat általában kihagyják a mérési eredményekből, nem veszik figyelembe a kapott adatok feldolgozása során.
A nagyságrendtől való függés
Az eltérés nem függhet a mért paramétertől, vagy nem arányos azzal. Ennek megfelelően a metrológiai hibák osztályozásában az additív illmultiplikatív eltérések.
Ez utóbbiakat érzékenységi hibáknak is nevezik. Az additív eltérések általában a hangszedők, a támasztékok vibrációja, a súrlódás és a zaj miatt jelentkeznek. A multiplikatív hiba a mérőműszerek egyes részeinek beállításának tökéletlenségéhez kapcsolódik. Ezt viszont különféle okok okozhatják, beleértve a berendezések fizikai és elavultságát.
A jellemzők normalizálása
Attól függően hajtják végre, hogy melyik eltérés jelentős. Ha az additív hiba jelentős, akkor a határértéket csökkentett eltérés formájában normalizáljuk, ha szorzós, akkor a változás relatív nagyságának képletét használjuk.
Ez egy olyan normalizálási módszer, amelyben mindkét mutató összemérhető, vagyis a megengedett fő különbség határát egy kéttagú képletben fejezzük ki. Ezért a pontossági osztály mutatója is 2 százalékos c és d számból áll, amelyeket perjel választ el. Például 0,2/0,01. Az első szám a relatív hibát tükrözi normál körülmények között. A második mutató a növekedését az X értékének növekedésével jellemzi, azaz az additív hiba hatását tükrözi.
A mért mutató változásának dinamikája
A gyakorlatban a hibák osztályozását alkalmazzák, ami tükrözi a mért mennyiség változásának természetét. Ez magában foglalja az eltérések szétválasztását:
- Statikusra. Ilyen hibák a lassan változó, illegyáltalán nem változik.
- Dinamikus. Olyan fizikai mennyiségek mérésekor jelennek meg, amelyek időben gyorsan változnak.
A dinamikus eltérés az eszköz tehetetlenségéből adódik.
Az eltérések becslésének jellemzői
A hibák elemzésének és osztályozásának modern megközelítései olyan elveken alapulnak, amelyek biztosítják a mérések egységességére vonatkozó követelmények betartását.
Az értékelés és a kutatás céljainak elérése érdekében az eltérés leírása modell segítségével történik (véletlenszerű, műszeres, módszertani stb.). Meghatározza azokat a jellemzőket, amelyek segítségével számszerűsíthető a hiba tulajdonságai. Az információfeldolgozás során ilyen jellemzőkre becsléseket kell találni.
A modell kiválasztásakor figyelembe veszik a forrásaira vonatkozó adatokat, beleértve a kísérlet során nyerteket is. A modelleket nem-determinisztikus (véletlenszerű) és determinisztikus modellekre osztják. Ez utóbbiak alkalmasak szisztematikus eltérésekre.
A véletlen hiba általános modellje az az érték, amely megvalósítja a valószínűségi eloszlási függvényt. Az eltérési jellemzőket ebben az esetben intervallumra és pontra osztjuk. A mérési eredmények hibájának leírásánál általában intervallum paramétereket használnak. Ez azt jelenti, hogy azok a határok, amelyeken belül az eltérés elhelyezhető, meghatározott valószínűségnek megfelelőként vannak meghatározva. Ilyen helyzetben a határokat bizalomnak, a valószínűséget pedig bizalomnak nevezzük.
A pontjellemzőket olyan esetekben használjuk, amikor nincs szükség vagy lehetőség az eltérés megbízhatósági határainak becslésére.
Értékelési alapelvek
Az eltérésbecslések kiválasztásakor a következő rendelkezéseket alkalmazzuk:
- A kiválasztott modell egyedi paraméterei és tulajdonságai jellemzik. Ez annak köszönhető, hogy az eltérési modellek összetett szerkezetűek. Számos paramétert használnak ezek leírására. Elhatározásuk sokszor nagyon nehéz, sőt bizonyos helyzetekben lehetetlen. Emellett sok esetben a modell teljes leírása redundáns információkat tartalmaz, miközben az egyéni jellemzők ismerete is elég lesz a feladatok végrehajtásához és a kísérlet céljainak eléréséhez.
- Az eltérések becslései hozzávetőlegesen vannak meghatározva. A jellemzők pontossága megfelel a mérések céljának. Ennek az az oka, hogy a hiba csak az eredmény bizonytalansági zónáját jellemzi, és ennek végső pontosságára nincs szükség.
- Az eltérést jobb eltúlozni, mint alábecsülni. Az első esetben a mérés minősége romlik, a második esetben a kapott eredmények teljes amortizációja valószínű.
A mérés előtti vagy utáni hibák becslése. Az első esetben a priori, a második esetben a posteriori.
