측정 오류 | 오류의 분류
측정 오류의 개념을 이해하기 위해서는 오류를 정의하는 두 가지 용어를 알아야 합니다. 이 두 용어는 아래에 작성되어 있습니다:
진실값
실험 방법으로 양의 진실값을 결정하는 것은 불가능합니다. 진실값은 다양한 요인으로 인한 평균 편차가 0에 가까워질 때 무한한 수의 측정값의 평균값으로 정의할 수 있습니다.
측정값
이는 진실값의 근사치로 정의될 수 있습니다. 실험 중 여러 측정 읽기 값의 평균을 취하거나 물리적 조건에 적절한 근사를 적용하여 찾을 수 있습니다.
이제 정적 오류를 정의할 수 있습니다. 정적 오류는 측정값과 양의 진실값의 차이로 정의됩니다.
수학적으로 오류의 식을 다음과 같이 쓸 수 있습니다: dA = Am – At 여기서, dA는 정적 오류, Am은 측정값, At는 진실값입니다.
양의 진실값을 정확히 결정할 수 없기 때문에 오류의 절대값을 결정할 수 없다는 점에 유의해야 합니다.
오류와 관련된 몇 가지 용어를 고려해 보겠습니다.
한계 오류 또는 보증 오류
보증 오류의 개념은 한 예를 통해 이러한 종류의 오류를 연구하면 명확해집니다. 아미미터를 제조하는 제조업체가 있다고 가정해봅시다. 이제 그는 자신이 판매하는 아미미터의 오류가 설정한 한도를 초과하지 않는다고 약속하거나 선언해야 합니다. 이 오류 한도는 한계 오류 또는 보증 오류로 알려져 있습니다.
상대 오류 또는 분수 오류
이것은 오류와 양의 지정된 크기의 비율로 정의됩니다. 수학적으로 다음과 같이 쓸 수 있습니다:
여기서, dA는 오류이고 A는 크기입니다.
이제 다음 사례에서 결과적인 한계 오류를 계산하는 데 관심이 있습니다:
(a) 두 양의 합: a1 및 a2라는 두 개의 측정된 양을 고려해보겠습니다. 이 두 양의 합은 A로 표시할 수 있습니다. 따라서 A = a1 + a2라고 쓸 수 있습니다. 이제 이 함수의 상대적인 증분 값을 다음과 같이 계산할 수 있습니다
각 항을 다음과 같이 분리하고 첫 번째 항과 a1을 곱하고, 두 번째 항과 a2를 곱하면
위 식에서 결과적인 한계 오류는 각 항의 비율과 각 항의 개별 상대 한계 오류의 곱의 합과 같습니다. 동일한 절차를 두 개 이상의 양의 합에 대한 결과적인 한계 오류를 계산하는 데 적용할 수 있습니다. 두 양의 차를 계산하여 결과적인 한계 오류를 계산하려면 덧셈 기호를 뺄셈 기호로 바꾸고 나머지 절차는 동일합니다.
(b) 두 양의 곱: a1 및 a2라는 두 양을 고려해보겠습니다. 이 경우 두 양의 곱은 A = a1.a2로 표시할 수 있습니다. 이제 양변에 로그를 취하고 A에 대해 미분하면 결과적인 한계 오류는 다음과 같습니다
이 식에서 결과 오류는 항들의 상대 오류들의 합임을 알 수 있습니다. 마찬가지로 전력 인자에 대한 결과적인 한계 오류를 계산할 수 있습니다. 따라서 이 경우 상대 오류는 n배가 됩니다.
오류의 종류
기본적으로 오류의 원천에 따라 세 가지 종류의 오류가 있습니다.
총 오류
이 범주의 오류에는 읽기, 기록, 읽기 시의 모든 인간의 실수가 포함됩니다. 오류 계산 시의 실수도 이 범주에 포함됩니다. 예를 들어 계기의 미터에서 읽을 때 21을 31로 읽을 수 있습니다. 이러한 모든 종류의 오류는 이 범주에 포함됩니다. 총 오류는 다음 두 가지 적절한 조치를 사용하여 피할 수 있습니다:
읽기, 데이터 기록, 오류 계산 시 적절한 주의를 기울여야 합니다.
실험자의 수를 늘려 총 오류를 줄일 수 있습니다. 각 실험자가 서로 다른 점에서 다른 읽기를 하면, 더 많은 읽기의 평균을 취함으로써 총 오류를 줄일 수 있습니다.
체계적 오류
이러한 종류의 오류를 이해하기 위해 체계적 오류를 다음과 같이 분류해 보겠습니다:
기구 오류
이러한 오류는 측정 기구의 잘못된 구조, 교정으로 인해 발생할 수 있습니다. 이러한 종류의 오류는 마찰이나 자기 후작용으로 인해 발생할 수 있습니다. 이러한 종류의 오류는 또한 부하 효과와 기구의 오용을 포함합니다. 기구의 오용은 기구의 제로 조정 실패로 이어집니다. 총 오류들을 최소화하기 위해 다양한 수정 요소를 적용해야하며, 극단적인 경우에는 기구를 신중하게 재교정해야 합니다.
환경 오류
이러한 종류의 오류는 기구 외부의 조건으로 인해 발생합니다. 외부 조건에는 온도, 압력, 습도 또는 외부 자기장이 포함될 수 있습니다. 환경 오류를 최소화하기 위해 다음 단계를 따르십시오:
연구실의 온도와 습도를 일정하게 유지하기 위해 몇 가지 조치를 취하십시오.
기구 주변에 외부 자기장이나 정전기장이 없어야 합니다.
관찰 오류
이름에서 알 수 있듯이 이러한 종류의 오류는 잘못된 관찰로 인해 발생합니다. 잘못된 관찰은 PARALLAX로 인해 발생할 수 있습니다. PARALLAX 오류를 최소화하기 위해서는 거울 스케일이 장착된 매우 정확한 미터가 필요합니다.
무작위 오류
모든 체계적 오류를 계산한 후에도 여전히 일부 측정 오류가 남아 있는 것으로 나타났습니다. 이러한 오류는 무작위 오류로 알려져 있습니다. 이러한 오류의 발생 이유 중 일부는 알려져 있지만 여전히 일부는 알려져 있지 않습니다. 따라서 이러한 종류의 오류를 완전히 제거할 수 없습니다.
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