أخطاء في القياس | تصنيف الأخطاء
لفهم مفهوم الأخطاء في القياس، يجب أن نعرف المصطلحين اللذين يعرّفان الخطأ وهما كالتالي:
القيمة الحقيقية
لا يمكن تحديد القيمة الحقيقية لكمية بواسطة الوسائل التجريبية. يمكن تعريف القيمة الحقيقية بأنها القيمة المتوسطة لعدد لا نهائي من القيم المقاسة عندما تقترب الانحرافات المتوسطة بسبب العوامل المساهمة المختلفة إلى الصفر.
القيمة المقاسة
يمكن تعريفها بأنها القيمة التقريبية للقيمة الحقيقية. يمكن اكتشافها عن طريق أخذ متوسط عدة قراءات مقاسة خلال التجربة، بتطبيق التقديرات المناسبة على الظروف الفيزيائية.
الآن نحن الآن في وضع يمكننا فيه تعريف الخطأ الثابت. يتم تعريف الخطأ الثابت بأنه الفرق بين القيمة المقاسة والقيمة الحقيقية للكمية.
يمكننا كتابة معادلة رياضية للخطأ كالتالي، dA = Am – At حيث، dA هو الخطأ الثابت Am هي القيمة المقاسة و At هي القيمة الحقيقية.
يجب ملاحظة أنه لا يمكن تحديد قيمة الخطأ المطلقة لأن القيمة الحقيقية للكمية لا يمكن تحديدها بدقة.
دعونا نعتبر بعض المصطلحات المتعلقة بالأخطاء.
الأخطاء القصوى أو الأخطاء المعتمدة
يمكن توضيح مفهوم الأخطاء المعتمدة إذا درسنا هذا النوع من الأخطاء من خلال مثال. فلنفترض وجود صانع يقوم بتصنيع عداد كهربائي (أميتر)، يجب عليه أن يتعهد أو يعلن أن الخطأ في الأميتر الذي يبيعه لا يتجاوز الحد الذي يحدده. هذا الحد من الخطأ يعرف بالأخطاء القصوى أو الأخطاء المعتمدة.
الخطأ النسبي أو الخطأ الكسري
يُعرّف بأنه نسبة الخطأ إلى المقدار المحدد للكمية. رياضياً نكتب كالتالي:
حيث، dA هو الخطأ و A هو المقدار.
الآن هنا نحن مهتمون بحساب الخطأ القصوى الناتج تحت الحالات التالية:
(أ) عن طريق أخذ مجموع كميتين: دعونا نعتبر كميتين مقاستين a1 و a2. يمكن تمثيل مجموع هاتين الكميتين بواسطة A. وبالتالي يمكننا كتابة A = a1 + a2. الآن يمكن حساب القيمة الإضافية النسبية لهذا الدالة كالتالي
من خلال فصل كل حد كما هو موضح أدناه وضرب وقسمة a1 مع الحد الأول و a2 مع الحد الثاني لدينا
من المعادلة أعلاه يمكننا رؤية أن الخطأ القصوى الناتج يساوي مجموع المنتجات التي تتشكل بضرب الأخطاء النسبية الفردية بالنسبة لكل حد إلى الدالة. يمكن تطبيق نفس الإجراء لحساب الخطأ القصوى الناتج بسبب جمع أكثر من كمية واحدة. لحساب الخطأ القصوى الناتج بسبب الفرق بين الكميتين فقط قم بتغيير علامة الجمع إلى الطرح والإجراءات المتبقية هي نفسها.
(ب) عن طريق أخذ جداء كميتين: دعونا نعتبر كميتين a1 و a2. في هذه الحالة يتم التعبير عن جداء الكميتين كـ A = a1.a2. الآن عن طريق أخذ اللوغاريتم لكلا الجانبين واشتقاقهما بالنسبة لـ A يكون لدينا الأخطاء القصوى الناتجة كالتالي
من هذه المعادلة يمكننا رؤية أن الخطأ الناتج هو مجموع الأخطاء النسبية في القياسات. وبالمثل يمكننا حساب الخطأ القصوى الناتج لعامل الطاقة. وبالتالي سيكون الخطأ النسبي n مرة في هذه الحالة.
أنواع الأخطاء
بشكل أساسي هناك ثلاثة أنواع من الأخطاء بناءً على مصدر ظهورها.
الأخطاء الكبرى
تتضمن هذه الفئة من الأخطاء جميع الأخطاء البشرية أثناء القراءة والتسجيل والقراءات. الأخطاء في حساب الأخطاء أيضًا تأتي ضمن هذه الفئة. على سبيل المثال، أثناء قراءة القراءة من مقياس الجهاز قد يقرأ 21 كـ 31. جميع هذه الأنواع من الأخطاء تأتي ضمن هذه الفئة. يمكن تجنب الأخطاء الكبرى عن طريق استخدام تدابير مناسبة وهي كالتالي:
يجب اتخاذ الرعاية المناسبة في القراءة والتسجيل للبيانات. ويجب أيضًا حساب الأخطاء بدقة.
يمكن تقليل الأخطاء الكبرى عن طريق زيادة عدد المختبرين. إذا أخذ كل مختبر قراءات مختلفة في نقاط مختلفة، فإن متوسط المزيد من القراءات يمكن أن يقلل من الأخطاء الكبرى.
الأخطاء النظامية
لفهم هذه أنواع الأخطاء، دعنا نصنف الأخطاء النظامية كالتالي
الأخطاء الآلية
قد تكون هذه الأخطاء بسبب الخلل في التركيب أو المعايرة للأجهزة القياسية. قد تنشأ هذه الأنواع من الأخطاء بسبب الاحتكاك أو بسبب الذاكرة الحرارية. تتضمن هذه الأنواع من الأخطاء أيضًا تأثير الحمل واستخدام الأجهزة بطريقة خاطئة. يؤدي سوء استخدام الأجهزة إلى عدم ضبط الصفر للأجهزة. لتقليل الأخطاء الكبرى في القياس، يجب تطبيق عوامل تصحيح مختلفة وفي حالة شديدة يجب إعادة معايرة الأجهزة بدقة.
الأخطاء البيئية
هذا النوع من الأخطاء ينشأ بسبب الظروف الخارجية للأداة. تشمل الظروف الخارجية درجة الحرارة والضغط والرطوبة أو قد تشمل المجال المغناطيسي الخارجي. فيما يلي الخطوات التي يجب اتباعها لتقليل الأخطاء البيئية:
حاول الحفاظ على ثبات درجة الحرارة والرطوبة في المختبر من خلال إجراء بعض الترتيبات.
تأكد من عدم وجود أي مجال مغناطيسي أو كهروستاتيكي خارجي حول الأداة.
الأخطاء المرصودة
كما يشير الاسم، فإن هذه أنواع الأخطاء ناتجة عن الملاحظات الخاطئة. قد تكون الملاحظات الخاطئة بسبب البارالكس. للتقليل من خطأ البارالكس، يتطلب الأمر أمتار دقيقة للغاية مزودة بمقياس مرآة.
الأخطاء العشوائية
بعد حساب جميع الأخطاء النظامية، يتبين أنه لا يزال هناك بعض الأخطاء في القياس. تُعرف هذه الأخطاء بالأخطاء العشوائية. بعض أسباب ظهور هذه الأخطاء معروفة ولكن لا يزال بعض الأسباب غير معروفة. لذا لا يمكننا القضاء تمامًا على هذه أنواع الأخطاء.
بيان: احترم الأصل، المقالات الجيدة تستحق المشاركة، وإذا كان هناك انتهاك للحقوق يرجى التواصل لإزالته.
