Błędy pomiarowe | Klasyfikacja błędów
Aby zrozumieć koncepcję błędów w pomiarach, powinniśmy znać dwa terminy, które definiują błąd, i te dwa terminy są wymienione poniżej:
Prawdziwa wartość
Nie jest możliwe określenie prawdziwej wartości wielkości przez eksperyment. Prawdziwą wartość można zdefiniować jako średnią nieskończenie wielu zmierzonych wartości, gdy średnie odchylenia wynikające z różnych czynników zbliżają się do zera.
Zmierzona wartość
Może to być zdefiniowane jako przybliżona wartość prawdziwej wartości. Można ją wyznaczyć, obliczając średnią z kilku odczytów wykonanych podczas eksperymentu, stosując odpowiednie przybliżenia warunków fizycznych.
Teraz możemy zdefiniować błąd statyczny. Błąd statyczny to różnica między zmierzoną wartością a prawdziwą wartością wielkości.
Matematycznie możemy zapisać wyrażenie błędu jako, dA = Am – At, gdzie dA to błąd statyczny, Am to zmierzona wartość, a At to prawdziwa wartość.
Warto zauważyć, że nie można określić absolutnej wartości błędu, ponieważ prawdziwa wartość wielkości nie może być dokładnie określona.
Rozważmy teraz kilka terminów związanych z błędami.
Błędy graniczne lub gwarantowane błędy
Koncepcja błędów gwarantowanych stanie się jasna, jeśli przeanalizujemy ten rodzaj błędu na przykładzie. Załóżmy, że producent wytwarza amperomierz, powinien on obiecać lub oświadczyć, że błąd w amperomierzu, który sprzedaje, nie jest większy niż ustawiony przez niego limit. Ten limit błędu nazywany jest błędem granicznym lub błędem gwarantowanym.
Błąd względny lub ułamkowy błąd
Zdefiniowany jest jako stosunek błędu do określonej wielkości. Matematycznie zapisujemy to jako,
Gdzie dA to błąd, a A to wielkość.
Teraz jesteśmy zainteresowani obliczeniem ograniczonego błędu wynikowego w następujących przypadkach:
(a) Przez sumowanie dwóch wielkości: Rozważmy dwie zmierzone wielkości a1 i a2. Sumę tych dwóch wielkości można przedstawić jako A. Możemy więc napisać A = a1 + a2. Teraz relatywną wartość przyrostową tej funkcji można obliczyć jako
Rozdzielając każdy składnik, jak pokazano poniżej, i mnożąc a1 z pierwszym składnikiem i a2 z drugim składnikiem, mamy
Z powyższego równania widzimy, że ograniczony błąd wynikowy jest równy sumie iloczynów utworzonych przez mnożenie indywidualnych błędów względnych przez stosunek każdego składnika do funkcji. Ta sama procedura może być zastosowana do obliczenia ograniczonego błędu wynikowego z powodu sumowania więcej niż dwóch wielkości. Aby obliczyć ograniczony błąd wynikowy z powodu różnicy dwóch wielkości, wystarczy zmienić znak dodawania na odejmowanie, a reszta procedury jest taka sama.
(b) Przez mnożenie dwóch wielkości: Rozważmy dwie wielkości a1 i a2. W tym przypadku iloczyn dwóch wielkości jest wyrażony jako A = a1.a2. Teraz biorąc logarytm z obu stron i różniczkując względem A, mamy ograniczone błędy wynikowe jako
Z tego równania widzimy, że błąd wynikowy to suma błędów względnych składników. Podobnie możemy obliczyć ograniczony błąd wynikowy dla współczynnika mocy. Zatem błąd względny byłby n-krotny w tym przypadku.
Typy błędów
Podstawowo istnieje trzy typy błędów w zależności od źródła ich pochodzenia.
Błędy grube
Ta kategoria błędów obejmuje wszystkie ludzkie błędy podczas czytania, zapisywania i odczytywania. Błędy w obliczaniu błędów również należą do tej kategorii. Na przykład podczas odczytywania wartości z przyrządu może przeczytać 21 jako 31. Wszystkie takie błędy należą do tej kategorii. Błędy grube można uniknąć stosując dwa odpowiednie środki, które są wymienione poniżej:
Należy zachować należytą ostrożność podczas czytania, zapisywania danych. Obliczenia błędów powinny być wykonane precyzyjnie.
Poprzez zwiększenie liczby eksperymentatorów możemy zmniejszyć błędy grube. Jeśli każdy eksperymentator dokonuje innych odczytów w różnych punktach, to poprzez uśrednianie większej liczby odczytów możemy zmniejszyć błędy grube.
Błędy systematyczne
Aby zrozumieć te rodzaje błędów, kategoryzujmy błędy systematyczne jako
Błędy instrumentalne
Te błędy mogą wynikać z złej konstrukcji, kalibracji przyrządów pomiarowych. Te typy błędów mogą wynikać z tarcia lub mogą być spowodowane histerezą. Do tych typów błędów zalicza się również efekt ładowania i nieprawidłowe użycie przyrządów. Nieprawidłowe użycie przyrządów prowadzi do braku możliwości zerowania przyrządów. Aby zminimalizować grube błędy w pomiarach, należy zastosować różne czynniki korekcyjne, a w skrajnych przypadkach przyrządy muszą być starannie ponownie skalibrowane.
Błędy środowiskowe
Ten typ błędu powstaje z powodu warunków zewnętrznych względem przyrządu. Warunki zewnętrzne obejmują temperaturę, ciśnienie, wilgotność lub mogą obejmować zewnętrzne pole magnetyczne. Poniżej wymienione są kroki, które należy podjąć, aby zminimalizować błędy środowiskowe:
Próbuj utrzymać stałą temperaturę i wilgotność w laboratorium, wprowadzając odpowiednie ustalenia.
Upewnij się, że wokół przyrządu nie ma żadnego zewnętrznego pola magnetycznego ani elektrostatycznego.
Błędy obserwacyjne
Jak nazwa wskazuje, te typy błędów są wynikiem błędnych obserwacji. Błędne obserwacje mogą wynikać z PARALAKSY. Aby zminimalizować błąd PARALAKSY, wymagane są bardzo dokładne mierniki wyposażone w lustrzane skale.
Błędy losowe
Po obliczeniu wszystkich błędów systematycznych, okazuje się, że nadal występują pewne błędy w pomiarach. Te błędy nazywane są błędami losowymi. Niektóre przyczyny ich występowania są znane, ale niektóre przyczyny pozostają nieznane. Dlatego nie możemy całkowicie eliminować tych rodzajów błędów.
Oświadczenie: Szanuj oryginał, dobre artykuły są wartego udostępnienia, jesli istnieje nadużycie proszę o kontakt z celami usunięcia.
