La diferència entre la incertesa de mesura i l'error de mesura

La incertesa de mesura i l'error són proposicions bàsiques que s'estudien en metrologia, i també un dels conceptes importants que sovint utilitzen els verificadors de metrologia. Està directament relacionat amb la fiabilitat dels resultats de la mesura i la precisió i consistència de la transmissió del valor. Tanmateix, molta gent confon fàcilment o fa un mal ús dels dos a causa de conceptes poc clars. Aquest article combina l'experiència d'estudiar "Avaluació i expressió de la incertesa de mesura" per centrar-se en les diferències entre ambdues. El primer que cal aclarir és la diferència conceptual entre la incertesa de mesura i l'error.

La incertesa de mesura caracteritza l'avaluació del rang de valors en què es troba el valor real del valor mesurat.Dóna l'interval en què el valor real pot caure segons una determinada probabilitat de confiança. Pot ser la desviació estàndard o múltiples d'aquesta, o la meitat de l'amplada de l'interval que indica el nivell de confiança. No és un error real específic, sinó que expressa quantitativament la part del rang d'error que no es pot corregir en forma de paràmetres. Es deriva de la correcció imperfecta d'efectes accidentals i efectes sistemàtics, i és un paràmetre de dispersió que s'utilitza per caracteritzar els valors mesurats que s'assignen raonablement. La incertesa es divideix en dos tipus de components d'avaluació, A i B, segons el mètode d'obtenció. El component d'avaluació de tipus A és l'avaluació de la incertesa feta mitjançant l'anàlisi estadística de sèries d'observació, i el component d'avaluació de tipus B s'estima a partir de l'experiència o altra informació, i se suposa que hi ha un component d'incertesa representat per una "desviació estàndard" aproximada.

En la majoria dels casos, l'error fa referència a l'error de mesura, i la seva definició tradicional és la diferència entre el resultat de la mesura i el valor real del valor mesurat.Normalment es poden dividir en dues categories: errors sistemàtics i errors accidentals. L'error existeix objectivament i hauria de ser un valor definit, però com que el valor real no es coneix en la majoria dels casos, l'error real no es pot conèixer amb precisió. Simplement busquem la millor aproximació del valor de veritat sota certes condicions i l'anomenem valor de veritat convencional.

A través de la comprensió del concepte, podem veure que hi ha principalment les següents diferències entre la incertesa de mesura i l'error de mesura:

1. Diferències en els propòsits de l'avaluació:

La incertesa de la mesura té com a objectiu indicar la dispersió del valor mesurat;

L'objectiu de l'error de mesura és indicar el grau en què els resultats de la mesura es desvien del valor real.

2. La diferència entre els resultats de l'avaluació:

La incertesa de mesura és un paràmetre sense signe expressat per desviació estàndard o múltiples de la desviació estàndard o la meitat de l'amplada de l'interval de confiança. L'avaluen persones basant-se en informació com ara experiments, dades i experiència. Es pot determinar quantitativament mitjançant dos tipus de mètodes d'avaluació, A i B.

L'error de mesura és un valor amb un signe positiu o negatiu. El seu valor és el resultat de la mesura menys el valor real mesurat. Com que el valor real és desconegut, no es pot obtenir amb precisió. Quan s'utilitza el valor real convencional en lloc del valor real, només es pot obtenir el valor estimat.

3. La diferència de factors d'influència:

La incertesa de la mesura s'obté mitjançant l'anàlisi i l'avaluació, per la qual cosa està relacionada amb la comprensió que tenen del mesurand, la quantitat que influeix i el procés de mesura;

Els errors de mesura existeixen objectivament, no es veuen afectats per factors externs i no canvien amb la comprensió de les persones;

Per tant, en realitzar una anàlisi d'incertesa, cal tenir en compte completament diversos factors d'influència i verificar l'avaluació de la incertesa. En cas contrari, a causa d'una anàlisi i estimació insuficients, la incertesa estimada pot ser gran quan el resultat de la mesura és molt proper al valor real (és a dir, l'error és petit), o la incertesa donada pot ser molt petita quan l'error de mesura és realment gran.

4. Diferències per naturalesa:

Generalment no cal distingir les propietats de la incertesa de mesura i els components d'incertesa. Si cal distingir-los, s'han d'expressar com: "components d'incertesa introduïts per efectes aleatoris" i "components d'incertesa introduïts per efectes del sistema";

Els errors de mesura es poden dividir en errors aleatoris i errors sistemàtics segons les seves propietats. Per definició, tant els errors aleatoris com els errors sistemàtics són conceptes ideals en el cas d'infinites mesures.

5. La diferència entre la correcció dels resultats de la mesura:

El terme "incertesa" en si mateix implica un valor estimable. No es refereix a un valor d'error específic i exacte. Tot i que es pot estimar, no es pot utilitzar per corregir el valor. La incertesa introduïda per correccions imperfectes només es pot considerar en la incertesa dels resultats de mesura corregits.

Si es coneix el valor estimat de l'error del sistema, es pot corregir el resultat de la mesura per obtenir el resultat de la mesura corregit.

Després de corregir una magnitud, pot estar més a prop del valor real, però la seva incertesa no només no disminueix, sinó que de vegades es fa més gran. Això es deu principalment al fet que no podem saber exactament quant és el valor real, sinó que només podem estimar el grau en què els resultats de la mesura s'acosten o s'allunyen del valor real.

Tot i que la incertesa de mesura i l'error tenen les diferències esmentades, encara estan estretament relacionats. El concepte d'incertesa és l'aplicació i l'expansió de la teoria de l'error, i l'anàlisi d'errors continua sent la base teòrica per a l'avaluació de la incertesa de mesura, especialment quan s'estimen components de tipus B, l'anàlisi d'errors és inseparable. Per exemple, les característiques dels instruments de mesura es poden descriure en termes d'error màxim permès, error d'indicació, etc. El valor límit de l'error permès de l'instrument de mesura especificat a les especificacions tècniques i els reglaments s'anomena "error màxim permès" o "límit d'error permès". És el rang permès de l'error d'indicació especificat pel fabricant per a un determinat tipus d'instrument, no l'error real d'un determinat instrument. L'error màxim permès d'un instrument de mesura es pot trobar al manual de l'instrument i s'expressa amb un signe més o menys quan s'expressa com a valor numèric, generalment expressat en error absolut, error relatiu, error de referència o una combinació d'aquests. Per exemple ±0,1 PV, ±1%, etc. L'error màxim permès de l'instrument de mesura no és la incertesa de mesura, però es pot utilitzar com a base per a l'avaluació de la incertesa de mesura. La incertesa introduïda per l'instrument de mesura en el resultat de la mesura es pot avaluar segons l'error màxim permès de l'instrument segons el mètode d'avaluació de tipus B. Un altre exemple és la diferència entre el valor d'indicació de l'instrument de mesura i el valor real acordat de l'entrada corresponent, que és l'error d'indicació de l'instrument de mesura. Per a les eines de mesura física, el valor indicat és el seu valor nominal. Normalment, el valor proporcionat o reproduït per un estàndard de mesura de nivell superior s'utilitza com a valor real acordat (sovint anomenat valor de calibratge o valor estàndard). En el treball de verificació, quan la incertesa expandida del valor estàndard donat per l'estàndard de mesura és d'1/3 a 1/10 de l'error màxim permès de l'instrument provat, i l'error d'indicació de l'instrument provat està dins de l'error màxim permès especificat, es pot jutjar com a qualificat.