خطای نسبی اندازه گیری

خطای اندازه گیری عبارت است از اختلاف بین نتیجه یک اندازه گیری و مقدار واقعی آن.

مقدار واقعی را نمی توان تعیین کرد، بنابراین خطا را نیز نمی توان بر اساس تعریف آن تعیین کرد.

بنابراین در عمل از یک مقدار واقعی قراردادی برای تعیین خطا استفاده می شود.

خطای اندازه گیری نسبی از تقسیم خطا بر میانگین مقدار اندازه گیری شده بدست می آید.

هر وقت تمایز خطا از خطای نسبی ضروری باشد، اولی خطای مطلق اندازه گیری نامیده می شود.

به عنوان مثال، فرض کنید می خواهیم خطای یک مولتی متر دیجیتال را در ولتاژ اسمی 10Vdc تعیین کنیم.

مولتی متر به استانداردی که ولتاژ 10Vdc را تولید می کند، متصل و مقدار خوانده شده یادداشت می شود.

خطای اندازه گیری تصادفی

خطای اندازه گیری تصادفی از تغییرات غیر قابل پیش بینی یک یا بیشتر از یک کمیت تاثیر گذار ناشی می شود.

اثرات این تغییرات، اثرات این تغییرات، اثرات تصادفی نامیده می شوند.

برای مثال، در تعیین طول یک میله یا بلوک سنجه، تغییرات دمای محیط موجب افزایش مقدار اندازه گیری شده می شود.

این خطا از یک اثر تصادفی ناشی می شود، یعنی تغییر غیر قابل پیش بینی دمای محیط.

امکان جبران خطاهای تصادفی وجود ندارد.

اما عدم قطعیت ناشی از اثرات تصادفی را می توان با تکرار آزمایش کمی کرد.

خطای اندازه گیری سیستماتیک

خطایی که تقریبا از یک اثر ثابت ناشی شود، خطای سیستماتیک نامیده می شود.

اگر صفر یک وسیله اندازه گیری با یک مقدار ثابت تغییر کند، این مسئله باعث افزایش خطای سیستماتیک می شود.

در اندازه گیری افت ولتاژ روی یک مقاومت با استفاده از ولت متر، اغلب امپدانس محدود آن باعث ایجاد خطای سیستماتیک می شود.

اگر مقدار امپدانس ولت متر و مقدار مقاومت معلوم باشد می توان یک تصحیح محاسبه کرد.

اغلب تجهیرات و سیستم های اندازه گیری با استفاده از استاندارد ها و مواد مرجع برای از بین رفتن اثرات سیستماتیک، تنظیم یا کالیبره می شوند .

اما عدم قطعیت مربوط به این استاندارد ها یا مواد مرجع وارد عدم قطعیت کالیبراسیون می شود.

درستی و دقت

اغلب عبارات درستی و دقت بد تعبیر می شوند یا یکی به جای دیگری به کار می رود.

درستی اندازه گیری عبارت است از میزان نزدیکی نتیجه اندازه گیری به مقدار واقعی آن.

دقت اندازه گیری عبارت است از میزان پراکندگی نتایج اندازه گیری وقتی که اندازه گیری چندین بار تحت شرایط شرایط مشخص تکرار می شود.

 کالیبراسیون

کالیبراسیون عبارت است از :

فرآیند مقایسه نشاندهی یک تجهیز یا مقیاس مادی (برای مثال، مقدار وزنه یا درجه بندی یک خط کش اندازه گیری طول) با مقادیر نشان داده شده به وسیله یک استاندارد اندازه گیری، تحت شرایط مشخص.

در فرآیند کالیبراسیون یک تجهیز یا مقیاس مادی، پارامتر مورد آزمایش تنظیم یا ضرایب تصحیح تعیین می شود. همه تجهیزات یا مقیاس های مادی قابل تنظیم نیستند.

در حالتی که نتوان تجهیز را تنظیم کرد، ممکن است ضرایب تصحیح تعیین شوند، اگرچه بنا به دلایلی این روش همیشه راضی کننده نیست، اولین دلیل، غیر خطی بودن پاسخ بیشتر تجهیزات است.

برای مثال، در کالیبراسیون دماسنج جیوه – در – شیشه بین 0 و 100 درجه سلسیوس مثلا از 6 نقطه دمایی 0، 20، 40، 60، 80 و 100 استفاده شده است.

تصحیح در هر نقطه دمایی عبارت است از اختلاف خوانده ی دماسنج و دماسنج مرجع استفاده شده برای کالیبراسیون.

این تصحیحات فقط در دماهای کالیبراسیون معتبر هستند.

تصحیح نقاط میانی را نمی توان با درونیابی تعیین کرد، برای مثال، تصحیح در 30 درجه سلسیوس را نمیتوان با درونیابی در بین تصحیحات متناظر با 20 و 40 درجه سلسیوس بدست آورد.

در مورد مقیاس های مادی، برای مثال یک وزنه، مقدار جرم قراردادی تعیین یا مقدار جرم ( فقط در وزنه های قابل تنظیم ) با اضافه یا کم کردن ماده تنظیم می شود.

اما در مورد بسیاری از مقیاس های مادی دیگر مانند متر نواری، بلوک های سنجه یا مقاومت های استاندارد تنظیم امکان پذیر نیست.

در این موارد مقدار قراردادی تعیین می شود.

برخی از تجهیزات استفاده شده برای اندازه گیری پارامترهای الکتریکی قابل تنظیم هستند، برخی مثال مولتی مترها، اسیلوسکوپ ها.

سلسله مراتب استانداردهای اندازه گیری

استاندارد های اندازه گیری در رده های مختلفی دسته بندی می شوند.

برای مثال استاندارد های اولیه، ثانویه و کاری یک سلسله مراتب را تشکیل می دهند.

استانداردهای اولیه دارای بالاترین کیفیت مترولوژیکی هستند و مقادیر آنها به سایر استانداردهای همان کیفیت ارجاع داده نمی شود.

برای مثال، کیلوگرم نمونه بین المللی که در سازمان بین المللی اوزان و مقیاس ها نگهداری می شود استاندارد اولیه برای اندازه گیری جرم است.

این بالاترین سطح استاندارد برای اندازه گیری جرم است و به استاندارد دیگری ارجاع داده نمی شود.