Fel i mätning | Klassificering av fel
För att förstå begreppet fel vid mätning, bör vi känna till de två termerna som definierar felet, och dessa två termer är nedan:
Sann Värde
Det är inte möjligt att fastställa det sanna värdet av en storhet genom experiment. Sann värde kan definieras som medelvärdet av ett oändligt antal mätvärden när medelavvikelsen på grund av olika bidragande faktorer närmar sig noll.
Mätt Värde
Det kan definieras som den approximativa värdet av sann värde. Det kan hittas genom att ta medelvärde av flera mätningar under ett experiment, genom att tillämpa lämpliga approximationer på fysiska villkor.
Nu är vi i stånd att definiera statiskt fel. Statiskt fel definieras som skillnaden mellan mätt värde och sann värde av storheten.
Matematiskt kan vi skriva ett uttryck för fel som, dA = Am – At där, dA är statiskt fel Am är mätt värde och At är sann värde.
Det bör noteras att absolutvärdet av felet inte kan fastställas eftersom det sanna värdet av storheten inte kan fastställas exakt.
Låt oss överväga några termer relaterade till fel.
Begränsande Fel eller Garantifel
Begreppet garantifel kan klargöras om vi studerar denna typ av fel genom att betrakta ett exempel. Antag att det finns en tillverkare som tillverkar en ampermeter, nu bör han lova eller förklara att felet i ampermetern som han säljer inte är större än gränsen han sätter. Denna gräns för fel kallas begränsande fel eller garantifel.
Relativt Fel eller Fraktionellt Fel
Det definieras som kvoten mellan felet och den angivna storleken på storheten. Matematiskt skriver vi som,
Där, dA är felet och A är storleken.
Nu här är vi intresserade av att beräkna resulterande begränsande fel under följande fall:
(a) Genom att ta summan av två storheter: Låt oss överväga två mätta storheter a1 och a2. Summan av dessa två storheter kan representeras av A. Så kan vi skriva A = a1 + a2. Nu kan det relativa inkrementella värdet av denna funktion beräknas som
Genom att separera varje term som visas nedan och genom att multiplicera och dividera a1 med den första termen och a2 med den andra termen har vi
Från ovanstående ekvation kan vi se att det resulterande begränsande felet är lika med summan av produkter bildade genom att multiplicera de individuella relativa begränsande felen med kvoten av varje term till funktionen. Samma procedur kan tillämpas för att beräkna det resulterande begränsande felet på grund av summation av mer än två storheter. För att beräkna det resulterande begränsande felet på grund av differensen mellan de två storheterna ändrar du bara additionstecknet till subtraktion och restproceduren är densamma.
(b) Genom att ta produkten av två storheter: Låt oss överväga två storheter a1 och a2. I detta fall uttrycks produkten av de två storheterna som A = a1.a2. Nu genom att logg båda sidor och differentiera med avseende på A har vi resulterande begränsande fel som
Från denna ekvation kan vi se att det resulterande felet är summation av relativa fel vid mätning av termer. På samma sätt kan vi beräkna det resulterande begränsande felet för effektfaktor. Därför skulle det relativa felet vara n gånger i detta fall.
Typer av Fel
I grund och botten finns det tre typer av fel beroende på deras källa.
Grossa Fel
Denna kategori av fel inkluderar alla mänskliga misstag vid läsning, inspelning och läsning. Misstag vid beräkning av felen ingår också i denna kategori. Till exempel kan han läsa 21 som 31 vid läsning från instrumentets meter. Alla dessa typer av fel ingår i denna kategori. Grossa fel kan undvikas genom att använda två lämpliga åtgärder, och de är nedan:
En ordentlig omsorg bör tas vid läsning, inspelning av data. Beräkningen av fel bör också göras exakt.
Genom att öka antalet experimenterare kan vi minska de grossa felen. Om varje experimenterare tar olika läsningar vid olika punkter, så kan vi genom att ta medelvärde av flera läsningar minska de grossa felen.
Systematiska Fel
För att förstå dessa typer av fel, låt oss kategorisera de systematiska felen som
Instrumentella Fel
Dessa fel kan bero på felaktig konstruktion, kalibrering av mätinstrument. Dessa typer av fel kan uppstå på grund av friktion eller kan bero på hysteres. Dessa typer av fel inkluderar också lasteffekten och missbruk av instrument. Missbruk av instrument resulterar i brist på nolljustering av instrument. För att minimera de grossa felen vid mätning måste olika korrektionsfaktorer tillämpas och i extrem situation måste instrumentet noggrant kalibreras igen.
Miljörelaterade Fel
Denna typ av fel uppstår på grund av villkor utanför instrumentet. Externa villkor inkluderar temperatur, tryck, fuktighet eller det kan inkludera extern magnetfält. Följande är stegen som man måste följa för att minimera miljörelaterade fel:
Försök att hålla temperaturen och fuktigheten i laboratoriet konstant genom att göra vissa arrangemang.
Se till att det inte finns något externt magnetiskt eller elektrostatiskt fält runt instrumentet.
Iakttagningsfel
Som namnet antyder är dessa typer av fel på grund av felaktiga observationer. De felaktiga observationerna kan bero på PARALLAX. För att minimera PARALLAX-fel krävs mycket exakta mätare, försedda med speglade skalor.
Slumpmässiga Fel
Efter att ha beräknat alla systematiska fel, visar det sig att det fortfarande finns några fel vid mätning kvar. Dessa fel kallas slumpmässiga fel. Några av orsakerna till uppkomsten av dessa fel är kända, men fortfarande finns det okända orsaker. Därför kan vi inte fullständigt eliminera dessa typer av fel.
Ut
