Mérési hibák | Hibák osztályzása
A mérési hibák fogalmának megértéséhez ismernünk kell két olyan kifejezést, amelyek meghatározzák a hibát. Ezek a kifejezések a következők:
Igaz érték
Nem lehetséges kísérleti úton meghatározni egy mennyiség igaz értékét. Az igaz értéket definiálhatjuk mint végtelen sok mérésekből számított átlagot, amikor a különböző befolyásoló tényezők átlagos eltérése nullához tart.
Mért érték
Ezt az igaz érték közelítő értékeként határozhatjuk meg. Kísérlet során több mért érték átlagából, valamint megfelelő közelítések alkalmazásával a fizikai feltételek alapján meghatározható.
Most már fel tudunk terjeszkedni a statikus hiba definíciójára. A statikus hiba a mért érték és a mennyiség igaz értéke közötti különbséget jelenti.
Matematikailag írhatjuk a hiba kifejezését, mint dA = Am – At, ahol dA a statikus hiba, Am a mért érték, és At az igaz érték.
Fontos megjegyezni, hogy a hiba abszolút értékét nem lehet pontosan meghatározni, mivel a mennyiség igaz értékét nem lehet pontosan meghatározni.
Vegyünk figyelembe néhány, a hibákkal kapcsolatos kifejezést.
Korlátozó hibák vagy garanciális hibák
A garanciális hibák fogalmát tisztábbá tehetjük, ha ezt a fajta hibát egy példán keresztül vizsgáljuk. Tegyük fel, van egy gyártó, aki ammeter-eket gyárt, most őnek azt kell ígéretben vagy nyilatkozatban elmondania, hogy az általa eladott ammeter hibája nem nagyobb, mint a beállított korlát. Ez a hiba korlátja ismert, mint korlátozó hiba vagy garanciális hiba.
Relatív hiba vagy tört hiba
Ezt a hiba és a mennyiség meghatározott nagyságának arányaként definiáljuk. Matematikailag írhatjuk, mint
Ahol, dA a hiba, és A a nagyság.
Most itt érdekel minket a következő esetekben a határhibák kiszámítása:
(a) Két mennyiség összege: Vegyünk két mérési mennyiséget, a1 és a2. E két mennyiség összegét A-val jelöljük. Így A = a1 + a2. Most ennek a függvénynek a relatív növekményét a következőképpen számolhatjuk:
A kifejezés minden tagjának különválasztása és a1-el való szorzás és osztás az első taggal, a2-vel pedig a második taggal, miután:
A fenti egyenletből látható, hogy a végleges határhiba a termék egyes relatív határhibái és az egyes tagok arányának szorzatainak összege. Ugyanezt a módszert használhatjuk több, mint két mennyiség összeadásánál. A két mennyiség különbségének végleges határhibájának kiszámításához cseréljük ki az összeadást kivonással, a többi lépés ugyanaz.
(b) Két mennyiség szorzata: Vegyünk két mennyiséget, a1 és a2. Ebben az esetben a két mennyiség szorzatát A-val jelöljük. Így A = a1.a2. Most vegyük a logaritmust mindkét oldalon, és differenciáljuk A szerint, akkor a végleges határhiba:
Ebből az egyenletből látható, hogy a végleges hiba a tagok relatív mérési hibák összege. Hasonlóan számolhatjuk a teljesítményfaktor esetén is. Ebben az esetben a relatív hiba n-szerese lenne.
Hibák típusai
Alapvetően három fajtája van a hibának, attól függően, hogy milyen forrásból erednek.
Nagy hibák
Ez a hiba kategória magába foglalja az összes emberi hibát a méréseknél, a feljegyzések során, valamint a hibák kiszámításánál. Például, amikor a mérőszerszámból 21-et 31-nek olvas. Minden ilyen típusú hiba ebben a kategóriában található. A nagy hibákat két megfelelő intézkedéssel lehet elkerülni, ezek a következők:
Megfelelő gondossággal kell eljárni a mérések olvasásánál, a feljegyzések készítésekor, valamint a hibák kiszámításakor.
Az kísérletezők számának növelésével csökkenthetők a nagy hibák. Ha minden kísérletező különböző pontokon különböző adatokat vesz fel, akkor a több adat átlagolásával csökkenthetők a nagy hibák.
Rendszeres hibák
Ahhoz, hogy megértsük ezeket a hibák típusait, osszuk kategóriákba a rendszeres hibákat:
Berendezési hibák
Ezek a hibák rossz konstrukció, kalibráció miatt fordulhatnak elő a mérőeszközök esetében. Ilyen típusú hibák a súrlódás vagy a hysteresis miatt is keletkezhetnek. Ezek a hibák magukban foglalják a terhelés hatását és a berendezések felesleges használatát. A berendezések felesleges használata a berendezések zéró-beállításának meghiúsulását eredményezi. A nagy mérési hibák minimalizálása érdekében alkalmazandók különböző korrekciós tényezők, és szükség esetén a berendezést óvatosan újra kell kalibrálni.
Környezeti hibák
Ez a hiba a berendezés külső körülményei miatt jön létre. A külső körülmények közé tartozik a hőmérséklet, a nyomás, a páratartalom, vagy külső mágneses mező. A következő lépéseket kell tenni a környezeti hibák minimalizálása érdekében:
Próbáljon fenntartani a laboratórium hőmérsékletét és páratartalmát állandónak bizonyos elrendezések révén.
Győződjön meg róla, hogy a berendezés körül ne legyen külső mágneses vagy elektrosztatikus mező.
Megfigyelési hibák
A név után ezek a hibák típusai rossz megfigyelések miatt jönnek létre. A rossz megfigyelések okai a PARALLAX lehet. A PARALLAX hiba minimalizálásához szükség van nagyon pontos mérőeszközökre, tükrös skálával ellátottakra.
