Nejistota a chyba měření jsou základní pojmy studované v metrologii a také jedním z důležitých konceptů, které metrologičtí testerové často používají. Přímo souvisí se spolehlivostí výsledků měření a přesností a konzistencí přenosu hodnot. Mnoho lidí si však tyto dva pojmy snadno zaměňuje nebo zneužívá kvůli nejasným konceptům. Tento článek kombinuje zkušenosti ze studia tématu „Vyhodnocení a vyjádření nejistoty měření“ a zaměřuje se na rozdíly mezi těmito dvěma pojmy. První věc, kterou je třeba objasnit, je koncepční rozdíl mezi nejistotou měření a chybou.
Nejistota měření charakterizuje vyhodnocení rozsahu hodnot, ve kterém leží skutečná hodnota naměřené veličiny.Udává interval, do kterého se může skutečná hodnota dostat s určitou pravděpodobností spolehlivosti. Může se jednat o směrodatnou odchylku nebo její násobky, nebo o poloviční šířku intervalu udávající míru spolehlivosti. Nejedná se o specifickou skutečnou chybu, pouze kvantitativně vyjadřuje část rozsahu chyb, kterou nelze korigovat ve formě parametrů. Je odvozena z nedokonalé korekce náhodných a systematických efektů a je disperzním parametrem používaným k charakterizaci naměřených hodnot, které jsou rozumně přiřazeny. Nejistota se dělí na dva typy složek hodnocení, A a B, podle metody jejich získání. Složka hodnocení typu A je hodnocení nejistoty provedené statistickou analýzou řad pozorování a složka hodnocení typu B se odhaduje na základě zkušeností nebo jiných informací a předpokládá se, že existuje složka nejistoty představovaná přibližnou „směrodatnou odchylkou“.
Ve většině případů se chyba vztahuje k chybě měření a její tradiční definice je rozdíl mezi výsledkem měření a skutečnou hodnotou naměřené hodnoty.Obvykle se dají rozdělit do dvou kategorií: systematické chyby a náhodné chyby. Chyba existuje objektivně a měla by mít určitou hodnotu, ale protože skutečná hodnota není ve většině případů známa, nelze skutečnou chybu přesně znát. Hledáme pouze nejlepší aproximaci pravdivostní hodnoty za určitých podmínek a nazýváme ji konvenční pravdivostní hodnotou.
Pochopením tohoto konceptu vidíme, že mezi nejistotou měření a chybou měření existují zejména následující rozdíly:
1. Rozdíly v účelech hodnocení:
Nejistota měření má udávat rozptyl naměřené hodnoty;
Účelem chyby měření je ukázat míru, do jaké se výsledky měření odchylují od skutečné hodnoty.
2. Rozdíl mezi výsledky hodnocení:
Nejistota měření je parametr bez znaménka vyjádřený směrodatnou odchylkou nebo násobky směrodatné odchylky nebo poloviční šířkou intervalu spolehlivosti. Je vyhodnocována lidmi na základě informací, jako jsou experimenty, data a zkušenosti. Lze ji kvantitativně stanovit dvěma typy metod hodnocení, A a B.
Chyba měření je hodnota s kladným nebo záporným znaménkem. Její hodnota je výsledek měření mínus naměřená skutečná hodnota. Protože skutečná hodnota není známa, nelze ji přesně získat. Pokud se místo skutečné hodnoty použije konvenční skutečná hodnota, lze získat pouze odhadovanou hodnotu.
3. Rozdíl ovlivňujících faktorů:
Nejistotu měření lidé získávají analýzou a vyhodnocením, takže souvisí s tím, jak lidé chápou měřenou veličinu, ovlivňuje množství a proces měření;
Chyby měření existují objektivně, nejsou ovlivněny vnějšími faktory a nemění se s chápáním lidí;
Proto je třeba při analýze nejistoty plně zvážit různé ovlivňující faktory a ověřit vyhodnocení nejistoty. V opačném případě může být v důsledku nedostatečné analýzy a odhadu odhadovaná nejistota velká, když je výsledek měření velmi blízký skutečné hodnotě (tj. chyba je malá), nebo může být udaná nejistota velmi malá, když je chyba měření skutečně velká.
4. Rozdíly podle povahy:
Obecně není nutné rozlišovat vlastnosti nejistoty měření a složek nejistoty. Pokud je třeba je rozlišovat, měly by být vyjádřeny jako: „složky nejistoty zavedené náhodnými vlivy“ a „složky nejistoty zavedené systémovými vlivy“;
Chyby měření lze podle jejich vlastností rozdělit na náhodné chyby a systematické chyby. Z definice vyplývá, že jak náhodné, tak systematické chyby jsou ideálními pojmy v případě nekonečného počtu měření.
5. Rozdíl mezi korekcí výsledků měření:
Termín „nejistota“ sám o sobě implikuje odhadnutelnou hodnotu. Nevztahuje se na konkrétní a přesnou hodnotu chyby. I když ji lze odhadnout, nelze ji použít k její korekci. Nejistotu způsobenou nedokonalými korekcemi lze zohlednit pouze v rámci nejistoty korigovaných výsledků měření.
Pokud je známa odhadovaná hodnota systémové chyby, lze výsledek měření opravit, aby se získal korigovaný výsledek měření.
Po korekci veličiny se může hodnota přiblížit skutečné, ale její nejistota se nejen nesníží, ale někdy se dokonce zvětší. Je to hlavně proto, že nemůžeme přesně vědět, o kolik se skutečná hodnota blíží, ale můžeme pouze odhadnout, do jaké míry se výsledky měření skutečné hodnotě blíží nebo od ní odchylují.
Přestože se nejistota měření a chyba liší výše uvedenými rozdíly, stále spolu úzce souvisejí. Pojem nejistota je aplikací a rozšířením teorie chyb a analýza chyb je stále teoretickým základem pro hodnocení nejistoty měření, zejména při odhadování složek typu B, analýza chyb je neoddělitelná. Například charakteristiky měřicích přístrojů lze popsat pomocí maximální přípustné chyby, chyby indikace atd. Mezní hodnota přípustné chyby měřicího přístroje specifikovaná v technických specifikacích a předpisech se nazývá „maximální přípustná chyba“ nebo „mez přípustné chyby“. Jedná se o přípustný rozsah chyby indikace stanovený výrobcem pro určitý typ přístroje, nikoli o skutečnou chybu určitého přístroje. Maximální přípustná chyba měřicího přístroje je uvedena v návodu k přístroji a je vyjádřena znaménkem plus nebo mínus, obvykle jako absolutní chyba, relativní chyba, referenční chyba nebo jejich kombinace. Například ±0,1PV, ±1 % atd. Maximální přípustná chyba měřicího přístroje není nejistota měření, ale může být použita jako základ pro vyhodnocení nejistoty měření. Nejistotu vnesenou měřicím přístrojem do výsledku měření lze vyhodnotit podle maximální přípustné chyby přístroje podle metody hodnocení typu B. Dalším příkladem je rozdíl mezi indikovanou hodnotou měřicího přístroje a dohodnutou skutečnou hodnotou odpovídajícího vstupu, což je chyba indikace měřicího přístroje. U fyzikálních měřicích nástrojů je indikovaná hodnota jejich nominální hodnota. Obvykle se jako dohodnutá skutečná hodnota používá hodnota poskytnutá nebo reprodukovaná etalonem vyšší úrovně (často nazývaná kalibrační hodnota nebo standardní hodnota). Při ověřování, pokud je rozšířená nejistota standardní hodnoty dané etalonem 1/3 až 1/10 maximální přípustné chyby testovaného přístroje a chyba indikace testovaného přístroje je v rámci specifikované maximální přípustné chyby, lze jej posoudit jako kvalifikovaný.
Čas zveřejnění: 10. srpna 2023
