Mätosäkerhet och fel är grundläggande begrepp som studeras inom metrologi, och även ett av de viktiga begrepp som ofta används av metrologiska testare. Det är direkt relaterat till tillförlitligheten hos mätresultaten och noggrannheten och konsistensen i värdeöverföringen. Många människor förväxlar dock lätt eller missbrukar de två på grund av oklara begrepp. Denna artikel kombinerar erfarenheterna från att studera "Utvärdering och uttryck av mätosäkerhet" för att fokusera på skillnaderna mellan de två. Det första som måste klargöras är den konceptuella skillnaden mellan mätosäkerhet och fel.
Mätosäkerhet kännetecknar utvärderingen av det värdeintervall inom vilket det verkliga värdet av det uppmätta värdet ligger.Den anger det intervall inom vilket det sanna värdet kan falla enligt en viss konfidenssannolikhet. Det kan vara standardavvikelsen eller multiplar därav, eller halvbredden av intervallet som indikerar konfidensnivån. Det är inte ett specifikt sant fel, det uttrycker bara kvantitativt den del av felintervallet som inte kan korrigeras i form av parametrar. Den härleds från den ofullkomliga korrigeringen av oavsiktliga effekter och systematiska effekter, och är en dispersionsparameter som används för att karakterisera de uppmätta värden som rimligen tilldelas. Osäkerhet delas in i två typer av utvärderingskomponenter, A och B, enligt metoden för att erhålla dem. Typ A-bedömningskomponent är den osäkerhetsbedömning som görs genom statistisk analys av observationsserier, och typ B-bedömningskomponenten uppskattas baserat på erfarenhet eller annan information, och det antas att det finns en osäkerhetskomponent som representeras av en ungefärlig "standardavvikelse".
I de flesta fall avser fel mätfel, och dess traditionella definition är skillnaden mellan mätresultatet och det verkliga värdet av det uppmätta värdet.Vanligtvis kan delas in i två kategorier: systematiska fel och oavsiktliga fel. Felet existerar objektivt och bör ha ett bestämt värde, men eftersom det sanna värdet i de flesta fall inte är känt kan det sanna felet inte kännas exakt. Vi söker helt enkelt den bästa approximationen av sanningsvärdet under vissa förhållanden och kallar det det konventionella sanningsvärdet.
Genom att förstå konceptet kan vi se att det huvudsakligen finns följande skillnader mellan mätosäkerhet och mätfel:
1. Skillnader i bedömningsändamål:
Mätosäkerhet är avsedd att indikera spridningen av det uppmätta värdet;
Syftet med mätfel är att indikera i vilken grad mätresultaten avviker från det verkliga värdet.
2. Skillnaden mellan utvärderingsresultaten:
Mätosäkerhet är en oteckenlös parameter uttryckt som standardavvikelse eller multiplar av standardavvikelsen eller halva bredden av konfidensintervallet. Den utvärderas av människor baserat på information som experiment, data och erfarenhet. Den kan kvantitativt bestämmas med två typer av utvärderingsmetoder, A och B.
Mätfelet är ett värde med positivt eller negativt tecken. Dess värde är mätresultatet minus det uppmätta sanna värdet. Eftersom det sanna värdet är okänt kan det inte erhållas korrekt. När det konventionella sanna värdet används istället för det sanna värdet kan endast det uppskattade värdet erhållas.
3. Skillnaden mellan påverkande faktorer:
Mätosäkerhet erhålls av människor genom analys och utvärdering, så den är relaterad till människors förståelse av mätstorheten, vilket påverkar kvantitet och mätprocess;
Mätfel existerar objektivt, påverkas inte av externa faktorer och förändras inte med människors förståelse;
Därför bör olika påverkande faktorer beaktas fullt ut vid utförande av osäkerhetsanalys, och utvärderingen av osäkerheten bör verifieras. Annars, på grund av otillräcklig analys och uppskattning, kan den uppskattade osäkerheten vara stor när mätresultatet är mycket nära det verkliga värdet (det vill säga felet är litet), eller den givna osäkerheten kan vara mycket liten när mätfelet faktiskt är stort.
4. Skillnader till sin natur:
Det är i allmänhet onödigt att skilja på egenskaperna hos mätosäkerhet och osäkerhetskomponenter. Om de behöver skiljas åt bör de uttryckas som: "osäkerhetskomponenter introducerade av slumpmässiga effekter" och "osäkerhetskomponenter introducerade av systemeffekter";
Mätfel kan delas in i slumpmässiga fel och systematiska fel enligt deras egenskaper. Per definition är både slumpmässiga fel och systematiska fel ideala begrepp vid oändligt många mätningar.
5. Skillnaden mellan korrigeringen av mätresultaten:
Termen "osäkerhet" i sig antyder ett uppskattningsbart värde. Den hänvisar inte till ett specifikt och exakt felvärde. Även om det kan uppskattas kan det inte användas för att korrigera värdet. Den osäkerhet som introduceras av ofullkomliga korrigeringar kan endast beaktas i osäkerheten i de korrigerade mätresultaten.
Om det uppskattade värdet för systemfelet är känt kan mätresultatet korrigeras för att erhålla det korrigerade mätresultatet.
Efter att en magnitud korrigerats kan den vara närmare det sanna värdet, men dess osäkerhet minskar inte bara inte, utan ibland blir den större. Detta beror främst på att vi inte kan veta exakt hur mycket det sanna värdet är, utan bara kan uppskatta i vilken grad mätresultaten är nära eller bort från det sanna värdet.
Även om mätosäkerhet och fel har ovanstående skillnader är de fortfarande nära besläktade. Begreppet osäkerhet är tillämpningen och utvidgningen av felteori, och felanalys är fortfarande den teoretiska grunden för utvärdering av mätosäkerhet, särskilt vid uppskattning av B-typkomponenter är felanalys oskiljaktig. Till exempel kan mätinstruments egenskaper beskrivas i termer av maximalt tillåtet fel, indikationsfel, etc. Gränsvärdet för det tillåtna felet för mätinstrumentet som anges i de tekniska specifikationerna och föreskrifterna kallas "maximalt tillåtet fel" eller "tillåtet felgräns". Det är det tillåtna intervallet för indikationsfelet som specificeras av tillverkaren för en viss typ av instrument, inte det faktiska felet för ett visst instrument. Det maximala tillåtna felet för ett mätinstrument kan hittas i instrumentmanualen, och det uttrycks med ett plus- eller minustecken när det uttrycks som ett numeriskt värde, vanligtvis uttryckt i absolut fel, relativt fel, referensfel eller en kombination därav. Till exempel ±0,1PV, ±1%, etc. Det maximala tillåtna felet för mätinstrumentet är inte mätosäkerheten, men det kan användas som grund för utvärderingen av mätosäkerheten. Osäkerheten som introduceras av mätinstrumentet i mätresultatet kan utvärderas enligt instrumentets maximala tillåtna fel enligt B-typsutvärderingsmetod. Ett annat exempel är skillnaden mellan mätinstrumentets indikationsvärde och det överenskomna sanna värdet för motsvarande ingång, vilket är mätinstrumentets indikationsfel. För fysiska mätverktyg är det indikerade värdet dess nominella värde. Vanligtvis används det värde som tillhandahålls eller reproduceras av en högre mätstandard som det överenskomna sanna värdet (ofta kallat kalibreringsvärde eller standardvärde). I verifieringsarbetet, när den utökade osäkerheten för standardvärdet som ges av mätstandarden är 1/3 till 1/10 av det maximala tillåtna felet för det testade instrumentet, och indikationsfelet för det testade instrumentet ligger inom det angivna maximala tillåtna felet, kan det bedömas som kvalificerat.
Publiceringstid: 10 augusti 2023
