Mittausvirheet | Virheiden luokittelu
Jotta ymmärtäisimme mittausvirheiden käsitteen, meidän pitäisi tietää kaksi termiä, jotka määrittelevät virheen, ja nämä kaksi termiä on kirjoitettu alla:
Todellinen arvo
On mahdotonta määrittää suureen todellista arvoa kokeellisin keinoin. Todellinen arvo voidaan määritellä äärettömän määrän mitattujen arvojen keskiarvoksi, kun eri tekijöiden aiheuttama keskimääräinen poikkeama lähestyy nollaa.
Mitattu arvo
Se voidaan määritellä todellisen arvon likiarvoksi. Sitä voidaan löytää ottamalla useiden mitattujen lukemien keskiarvo kokeessa, soveltaen sopivia approksimaatioita fyysisiin olosuhteisiin.
Nyt voimme määritellä staattisen virheen. Staattinen virhe määritellään mitatun arvon ja suureen todellisen arvon välisenä erotuksena.
Matemaattisesti voimme kirjoittaa virheen lausekkeeksi, dA = Am – At, missä dA on staattinen virhe, Am on mitattu arvo ja At on todellinen arvo.
Huomioitavaa on, että virheen itseisarvoa ei voi määrittää tarkasti, koska suureen todellista arvoa ei voida määrittää täsmällisesti.
Harkitkaamme muutamia termejä, jotka liittyvät virheisiin.
Rajoittavat virheet tai takuuvirheet
Takuuvirheiden käsite selviää, jos tutkimme tätä virhetyyppiä esimerkin avulla. Oletetaan, että on valmistaja, joka valmistaa ammeterin, hän pitäisi luvata tai julistaa, että hänen myymässään ammeterissa oleva virhe ei ole suurempi kuin asettamaansa raja. Tämä virheraja tunnetaan rajoittavana virheenä tai takuuvirheenä.
Suhteellinen virhe tai osuusvirhe
Se määritellään virheen ja suureen määritetyn suuruuden suhteen. Matemaattisesti kirjoitamme seuraavasti:
Missä dA on virhe ja A on suuruus.
Nyt haluamme laskea seuraavien tapauksien tuloksena syntyvän rajoittavan virheen:
(a) Kahden suureen summan ottaminen: Olkoot kaksi mitattua suuret a1 ja a2. Nämä kahden suureen summa voidaan ilmaista A:lla. Joten voimme kirjoittaa A = a1 + a2. Nyt tämän funktion suhteellinen lisäarvo voidaan laskea seuraavasti
Erottelemalla jokainen termi kuten alla ja kertomalla ja jakamalla a1 ensimmäisen termin kanssa ja a2 toisen termin kanssa saamme
Yllä olevasta yhtälöstä näemme, että tuloksen rajoittava virhe on yhtä suuri kuin yksilöllisten suhteellisten rajoittavien virheiden tulojen summa, jossa jokainen termi on jaettu funktiolla. Sama menettely voidaan soveltaa useamman kuin kahden suureen summan tuloksen rajoittavan virheen laskemiseen. Tuloksen rajoittavan virheen laskemiseksi kahden suureen erotuksen avulla vain vaihdetaan yhteenlaskumerkki vähennysmerkiksi, ja muu menettely on sama.
(b) Kahden suureen tulon ottaminen: Olkoot kaksi suuret a1 ja a2. Tässä tapauksessa kahden suureen tulo ilmaistaan A:lla. Joten voimme kirjoittaa A = a1.a2. Nyt ottamalla logaritmit molemmilta puolilta ja derivoiden A:n suhteen saamme tuloksen rajoittavat virheet seuraavasti
Tästä yhtälöstä näemme, että tuloksen virhe on termien suhteellisten mittausvirheiden summa. Samalla tavalla voimme laskea teho-osuuden tuloksen rajoittavan virheen. Tässä tapauksessa suhteellinen virhe olisi n kertaa.
Virhetyypit
Perustavasti on kolme virhetyyppiä sen perusteella, mistä ne voivat syntyä.
Ihmismieliset virheet
Tähän virhekategoriaan kuuluvat kaikki ihmisen virheet lukemisessa, merkintöissä ja lukemissa. Virheet virheiden laskemisessa kuuluvat myös tähän kategoriaan. Esimerkiksi mittarin lukemisessa hän voi lukea 21:stä 31. Kaikki tällaiset virhetypes kuuluvat tähän kategoriaan. Ihmismieliset virheet voidaan välttää käyttämällä kahden sopivan toimenpiteen avulla, ja ne on kirjoitettu alla:
Asiaankuuluvaa huomiota pitäisi kiinnittää lukemiseen, merkintöihin ja virheiden laskemiseen.
Ihmismielisten virheiden vähentämiseksi voidaan lisätä koelaitosten määrä. Jos jokainen koelaitos tekee eri lukemuksia eri pisteissä, niin useamman lukemuksen keskiarvon ottamisella voidaan vähentää ihmismielisiä virheitä.
Järjestelmälliset virheet
Jotta ymmärtäisimme nämä virhetypit, luokitellaan järjestelmälliset virheet seuraavasti
Laitteelliset virheet
Nämä virheet voivat johtua väärästä rakenteesta, kalibroinnista mittalaiteissa. Tällaisia virheitä voi aiheuttaa kitka tai hystereesi. Nämä virheet sisältävät myös lastin vaikutuksen ja mittalaitteiden väärinkäytön. Mittalaitteiden väärinkäyttö johtaa nollasäädön epäonnistumiseen. Järjestelmällisten mittausvirheiden vähentämiseksi on sovellettava erilaisia korjausfaktoreita, ja äärimmäisessä tapauksessa mittalaitteita on kalibroida uudelleen huolellisesti.
Ympäristövirheet
Tämä virhetyyppi johtuu ulkoisista olosuhteista mittalaitteeseen. Ulkoinen olosuhde sisältää lämpötilan, paineen, kosteuden tai se voi sisältää ulkoisen magneettikentän. Seuraavat ovat askelia, joita on noudatettava ympäristövirheiden vähentämiseksi:
Yritä ylläpitää laboratorion lämpötilan ja kosteuden vakioina järjestämällä sopivia toimenpiteitä.
Varmista, että mittalaitteen ympärillä ei ole mitään ulkoista magneettista tai sähköstaticista kenttää.
Havaintovirheet
Kuten nimi viittaa, nämä virhetypit johtuvat vääristä havainnoista. Väärät havainnot voivat johtua PARALLAX-virheestä. PARALLAX-virheen vähentämiseksi tarvitaan erittäin tarkkoja mittareita, jotka on varustettu peilillisillä skaaloilla.
Satunnaiset virheet
Kaikkien järjestelmällisten virheiden laskemisen jälkeen havaitaan, että mittausvirheitä on vielä jäljellä. Nämä virheet tunnetaan satunnaisina virheinä.
