Fejl i Måling | Klassificering af Fejl

For at forstå begrebet fejl i måling, skal vi kende de to termer, der definerer fejlen, og disse to termer er skrevet nedenfor:

Sand Værdi

Det er ikke muligt at fastslå den sande værdi af en størrelse ved eksperimentelle midler. Den sande værdi kan defineres som gennemsnittet af et uendeligt antal målte værdier, når gennemsnitlig afvigelse på grund af forskellige bidragende faktorer nærmer sig nul.

Målt Værdi

Denne kan defineres som den approksimative værdi af den sande værdi. Den kan findes ved at tage gennemsnittet af flere målte læsninger under et eksperiment ved at anvende passende tilnærmelser for fysiske forhold.

Nu er vi i stand til at definere statisk fejl. Statisk fejl defineres som forskellen mellem den målte værdi og den sande værdi af størrelsen.
Matematisk kan vi skrive en udtryk for fejlen som, dA = Am – At hvor, dA er den statiske fejl Am er målt værdi og At er den sande værdi.
Det bør bemærkes, at den absolutte værdi af fejlen ikke kan fastslås, da den sande værdi af størrelsen ikke kan bestemmes præcist.
Lad os overveje nogle få termer relateret til fejl.

Begrænsede Fejl eller Garantifejl

Begrebet om garantifejl kan klargøres, hvis vi undersøger denne type fejl ved at betragte et eksempel. Antag, at der er en producent, der producerer en amperemåler, nu skal han love eller erklære, at fejlen i amperemåleren, han sælger, ikke overstiger grænsen, han sætter. Denne grænse for fejl kaldes begrænsede fejl eller garantifejl.

Relativ Fejl eller Fraktionel Fejl

Denne defineres som forholdet mellem fejlen og den angivne størrelse af størrelsen. Matematisk skriver vi det som,

Hvor, dA er fejlen og A er størrelsen.
Nu er vi interesseret i at beregne den resulterende begrænsede fejl under følgende tilfælde:

(a) Ved at tage summen af to størrelser: Lad os overveje to målte størrelser a1 og a2. Summen af disse to størrelser kan repræsenteres ved A. Så kan vi skrive A = a1 + a2. Nu kan den relative inkrementelle værdi af denne funktion beregnes som

Ved at adskille hver term som vist nedenfor og ved at multiplicere og dividere a1 med den første term og a2 med den anden term har vi

Fra ovenstående ligning kan vi se, at den resulterende begrænsede fejl er lig med summen af produkter dannet ved at multiplicere de individuelle relative begrænsede fejl med forholdet mellem hver term til funktionen. Samme procedure kan anvendes til at beregne den resulterende begrænsede fejl på grund af summering af mere end to størrelser. For at beregne den resulterende begrænsede fejl på grund af differencen mellem de to størrelser, bare skift additionstegnet med subtraktion, og restproceduren er den samme.
(b) Ved at tage produktet af to størrelser: Lad os overveje to størrelser a1 og a2. I dette tilfælde udtrykkes produktet af de to størrelser som A = a1.a2. Nu ved at tage log på begge sider og differentiere med hensyn til A, har vi den resulterende begrænsede fejl som

Fra denne ligning kan vi se, at den resulterende fejl er summeringen af relative fejl i måling af termer. På samme måde kan vi beregne den resulterende begrænsede fejl for effektiv faktor. Derfor vil den relative fejl være n gange i dette tilfælde.

Typer af Fejl

Der er i princippet tre typer af fejl baseret på, hvor de kan opstå fra kilden.

Gross Fejl

Denne kategori af fejl inkluderer alle menneskelige fejl under læsning, optagelse og læsninger. Fejl i beregning af fejl falder også ind under denne kategori. For eksempel, når man tager læsningen fra instrumentets meter, kan han læse 21 som 31. Alle disse typer af fejl falder ind under denne kategori. Gross fejl kan undgås ved at bruge to passende foranstaltninger, og de er skrevet nedenfor:

1. En passende forsigtighed bør tages under læsning, optagelse af data. Beregning af fejl bør også gøres præcist.

2. Ved at øge antallet af eksperimenterende kan vi reducere gross fejl. Hvis hver eksperimenterende tager forskellige læsninger på forskellige punkter, kan vi ved at tage gennemsnittet af flere læsninger reducere gross fejl.

Systematisk Fejl

For at forstå disse typer af fejl, lad os kategorisere de systematiske fejl som

Instrument Fejl

Disse fejl kan skyldes forkert konstruktion, kalibrering af måleinstrumenterne. Disse typer af fejl kan opstå på grund af friktion eller kan være på grund af hysteresis. Disse typer af fejl inkluderer også effekten af belastning og misbrug af instrumenterne. Misbrug af instrumenterne fører til, at nulpunktsjusteringen af instrumenterne mislykkes. For at minimere de store fejl i måling skal forskellige korrektionsfaktorer anvendes, og i ekstreme tilfælde skal instrumenterne nøje genkalibreres.

Miljømæssige Fejl

Denne type fejl opstår på grund af forhold uden for instrumentet. Eksterne forhold inkluderer temperatur, tryk, fugtighed eller kan inkludere ekstern magnetfelt. Følgende er de trin, man skal følge for at minimere miljømæssige fejl:

• Prøv at holde laboratoriets temperatur og fugtighed konstant ved at lave nogle foranstaltninger.

• Sørg for, at der ikke er noget eksternt magnetisk eller elektrostatisk felt omkring instrumentet.

Observatoriske Fejl

Som navnet antyder, skyldes disse typer af fejl forkerte observationer. De forkerte observationer kan skyldes PARALLAX. For at minimere PARALLAX-fejlen er højpræcise målere påkrævet, udstyret med spejlet skalaer.

Tilfældige Fejl

Efter at have beregnet alle systematiske fejl, viser det sig, at der stadig er nogle fejl i målingen tilbage. Disse fejl kaldes tilfældige fejl. Nogle af årsagerne til, at disse fejl optræder, er kendte, men nogle årsager er stadig ukendte. Derfor kan vi ikke fuldt ud eliminere disse typer af fejl.

Erklæring: Respektér originaliteten,&