Помилки вимірювання | Класифікація помилок

Для розуміння поняття помилок в вимірах, ми повинні знати два терміни, які визначають помилку, і ці два терміни наведені нижче:

Справжнє Значення

Не можливо точно визначити справжнє значення величини експериментальним шляхом. Справжнє значення можна визначити як середнє значення нескінченної кількості виміряних значень, коли середнє відхилення через різні впливові фактори прагне до нуля.

Виміряне Значення

Це можна визначити як наближене значення справжнього значення. Воно може бути знайдено шляхом обчислення середнього арифметичного декількох виміряних значень під час експерименту, застосовуючи відповідні наближення фізичних умов.

Тепер ми можемо визначити статичну помилку. Статична помилка визначається як різниця між виміряним значенням та справжнім значенням величини.
Математично ми можемо записати вираз для помилки як, dA = Am – At, де dA - це статична помилка, Am - виміряне значення, а At - справжнє значення.
Слід зауважити, що абсолютне значення помилки не може бути визначено точно, оскільки справжнє значення величини не може бути визначено точно.
Розглянемо деякі терміни, пов'язані з помилками.

Обмежені Помилки або Гарантійні Помилки

Концепцію гарантійних помилок можна зрозуміти, якщо ми розглянемо цей вид помилок на прикладі. Припустимо, є виробник, який виготовляє амперметр, тепер він повинен запевнити або заявити, що помилка в амперметрі, який він продає, не перевищує встановленого ліміту. Цей ліміт помилки відомий як обмежені помилки або гарантійні помилки.

Відносна Помилка або Дробова Помилка

Це визначається як співвідношення помилки до заданого значення величини. Математично ми пишемо як,

де dA - це помилка, а A - величина.
Тепер ми зацікавлені в обчисленні граничної помилки в таких випадках:

(a) За допомогою суми двох величин: Розглянемо дві виміряні величини a1 та a2. Сума цих двох величин може бути представлена A. Тому ми можемо записати A = a1 + a2. Тепер відносне приростове значення цієї функції можна обчислити як

Розділивши кожен член, як показано нижче, та помноживши a1 на перший член та a2 на другий член, ми отримуємо

З вищенаведеного рівняння ми бачимо, що гранична помилка дорівнює сумі добутків, сформованих множенням окремих відносних граничних помилок на співвідношення кожного члена до функції. Таку ж процедуру можна застосувати для обчислення граничної помилки через сумування більше ніж двох величин. Для обчислення граничної помилки через різницю двох величин просто замініть знак додавання на віднімання, а решта процедури залишається такою ж.
(b) За допомогою добутку двох величин: Розглянемо дві величини a1 та a2. У цьому випадку добуток двох величин виражається як A = a1.a2. Тепер взявши логарифм з обох сторін та продиференціювавши відносно A, ми отримуємо граничні помилки як

З цього рівняння ми бачимо, що результативна помилка є сумою відносних помилок в вимірах членів. Аналогічно ми можемо обчислити граничну помилку для косинуса фази. Отже, відносна помилка буде n разів в цьому випадку.

Типи Помилок

Основно, існує три типи помилок на основі того, відкуда вони можуть походити.

Грубі Помилки

Ця категорія помилок включає всі людські помилки при читанні, запису та вимірюваннях. Помилки при обчисленні помилок також входять до цієї категорії. Наприклад, читаючи показання з приладу, можна прочитати 21 як 31. Всі ці типи помилок входять до цієї категорії. Грубі помилки можна уникнути, використовуючи дві відповідні міри, які наведені нижче:

1. Потрібно звернути належну увагу при читанні, запису даних. Обчислення помилок також повинні бути проведено точно.

2. Збільшивши кількість експериментаторів, ми можемо зменшити грубі помилки. Якщо кожен експериментатор робить різні вимірювання в різних точках, то, беручи середнє значення більшої кількості вимірювань, ми можемо зменшити грубі помилки.

Систематичні Помилки

Для розуміння цих видів помилок, давайте розіб'ємо систематичні помилки на

Інструментальні Помилки

Ці помилки можуть бути спричинені неправильним конструкцією, калібруванням вимірювальних приладів. Ці типи помилок можуть виникати через тертя або через гістерезис. Ці типи помилок також включають ефект завантаження та неправильне використання приладів. Неправильне використання приладів призводить до невдалого нульового регулювання приладів. Для зменшення грубих помилок в вимірах необхідно застосовувати різні корекційні фактори, а в крайньому випадку прилади повинні бути заново калібровані обережно.

Екологічні Помилки

Цей тип помилки виникає через умови, зовнішні для приладу. Зовнішні умови включають температуру, тиск, вологість або можуть включати зовнішнє магнітне поле. Нижче наведені кроки, які слід дотримувати, щоб зменшити екологічні помилки:

• Спробуйте підтримувати сталу температуру та вологість лабораторії, використовуючи відповідні заходи.

• Переконайтесь, що навколо приладу немає зовнішніх магнітних або електростатичних полів.

Наблюдательні Помилки

<