Napake v meritvah | Klasifikacija napak
Za razumevanje koncepta napak pri meritvi moramo poznati dva pojma, ki opredeljujeta napako, in ti dva pojma sta navedena spodaj:
Prava vrednost
Ni mogoče določiti prave vrednosti količine s poskusi. Pravo vrednost lahko definiramo kot povprečno vrednost neskončnega števila merjenih vrednosti, ko se povprečna odstopanja zaradi različnih prispevajočih dejavnikov približujejo nič.
Izmerjena vrednost
Lahko jo definiramo kot približek prave vrednosti. Jo lahko izračunamo z uporabo povprečja več meritev med poskusom, z uporabo primerne aproksimacije fizičnih pogojev.
Zdaj smo pripravljeni, da bi definirali statično napako. Statična napaka je definirana kot razlika med izmerjeno vrednostjo in pravo vrednostjo količine.
Matematično lahko zapišemo izraz za napako kot, dA = Am – At, kjer je dA statična napaka, Am izmerjena vrednost in At prava vrednost.
Opomba: Absolutne vrednosti napak ni mogoče določiti, ker prave vrednosti količin ne moremo točno določiti.
Razmislimo o nekaterih termih, povezanih z napakami.
Omejujoče napake ali garancijske napake
Koncept garancijskih napak je jasnejši, če ta vrsta napak preuči en primer. Predpostavimo, da obstaja proizvajalec, ki proizvaja ampermetr. Ta proizvajalec bi moral obljubiti ali izjaviti, da je napaka v ampermetru, ki ga prodaja, manjša ali enaka določenemu meji. Ta meja napake je znana kot omejujoča napaka ali garancijska napaka.
Relativna napaka ali ulomljena napaka
Definirana je kot razmerje med napako in določeno velikostjo količine. Matematično zapišemo kot,
Kjer je dA napaka in A velikost.
Zdaj smo zanima za izračun rezultantne omejujoče napake v naslednjih primerih:
(a) Z vsoto dveh količin: Predpostavimo dve merjeni količini a1 in a2. Vsota teh dveh količin se lahko označi z A. Torej lahko zapišemo A = a1 + a2. Sedaj lahko izračunamo relativno inkrementalno vrednost te funkcije kot
Ločili bomo vsak izraz, kot je prikazano spodaj, in pomnožili in delili a1 s prvimi izrazom in a2 z drugim izrazom, kar nam da
Iz zgornjega enačbe lahko vidimo, da je rezultantna omejujoča napaka enaka vsoti produktov, ki so nastali s pomnožitvijo posameznih relativnih omejujočih napak s razmerjem vsakega člena do funkcije. Isti postopek se lahko uporabi za izračun rezultantne omejujoče napake zaradi seštevanja več kot dveh količin. Za izračun rezultantne omejujoče napake zaradi razlike dveh količin spremenite le operacijo seštevanja v operacijo odštevanja, ostali postopek pa je enak.
(b) S produktom dveh količin: Predpostavimo dve količini a1 in a2. V tem primeru se produkt dveh količin izraža kot A = a1.a2. Sedaj vzamemo logaritem na obeh straneh in odvajamo glede na A, kar nam da rezultantne omejujoče napake kot
Iz te enačbe lahko vidimo, da je rezultantna napaka vsota relativnih napak pri meritvi členov. Podobno lahko izračunamo rezultantno omejujočo napako za faktor moči. Torej bi bil relativni napaka n-krat v tem primeru.
Vrste napak
V bistvu obstaja tri vrst napak glede na vir, iz katerega so lahko nastale.
Grobe napake
Ta kategorija napak vključuje vse človeške napake med branjem, zapisovanjem in meritvami. Napake pri računanju napak tudi spadajo pod to kategorijo. Na primer, med branjem iz merilnega instrumenta bi lahko prebrali 21 kot 31. Vse te vrste napak spadajo pod to kategorijo. Grobe napake je mogoče izogniti z uporabo ustreznih ukrepov, ki sta navedena spodaj:
Pravilna skrb mora biti uporabljena pri branju, zapisovanju podatkov. Tudi izračun napak mora biti natančen.
S povečanjem števila eksperimentatorjev lahko zmanjšamo grobe napake. Če vsak eksperimentator sprejme različne meritve na različnih točkah, potem lahko z uporabo povprečja večjega števila meritev zmanjšamo grobe napake.
Sistematične napake
Za boljše razumevanje teh vrst napak sistematične napake razdelimo na
Instrumentalne napake
Te napake so lahko zaradi napačne konstrukcije, kalibracije merilnih instrumentov. Te vrste napak lahko nastanejo zaradi trenja ali zaradi histereze. Te vrste napak vključujejo tudi učinke optiranja in zlorabo instrumentov. Zloraba instrumentov vodi do odpovedi nastavitve nič v instrumentih. Za zmanjšanje grobih napak pri meritvi morajo biti uporabljeni različni popravki in v ekstremnih pogojih mora biti instrument ponovno kalibriran.
Napake okolja
Ta vrsta napak nastane zaradi pogojev zunaj instrumenta. Zunanji pogoji vključujejo temperaturo, tlak, vlago ali lahko vključujejo tudi zunanje magnetno polje. Spodaj so koraki, ki jih morate slediti, da zmanjšate napake okolja:
Poskušajte ohraniti temperaturo in vlago v laboratoriju konstantne z ustrezno opremo.
Preverite, da okoli instrumenta ni nobenega zunanje magnetnega ali elektrostatskega polja.
Napake opazovanja
Kot ime nakazuje, so te vrste napak zaradi napačnih opazovanj. Napačna opazovanja so lahko zaradi PARALAKSE. Za zmanjšanje napak zaradi PARALAKSE so potrebni visoko natančni metri, opremljeni z zrcalnimi lestvicami.
Naključne napake
Po izračunu vseh sistematičnih napak se izkaže, da še vedno obstajajo nekatere napake pri meritvi. Te napake so znane kot naključne napake. Nekatere razloge za pojav te vrste napak so znani, a še vedno nekatere razloge ostajajo neznani. Zato teh
