Véletlen vs. Rendszeres hibameghatározások és példák

Nem számít, milyen óvatos vagy, az a-ban mindig hiba van mérés. A hiba nem "hiba" - a mérési folyamat része. A tudományban a mérési hibát hívják kísérleti hiba vagy megfigyelési hiba.

A megfigyelési hibák két széles osztálya van: véletlenszerű hiba és szisztematikus hiba. A véletlen hiba kiszámíthatatlanul változik az egyes méréseknél, míg a szisztematikus hiba ugyanaz az érték vagy arány minden mérésnél.

Kulcs elvihető

Ha több mérést hajt végre, akkor az értékek a valódi érték köré csoportosulnak. Így a véletlen hiba elsősorban a következőket érinti: pontosság. Általában a véletlen hiba befolyásolja a mérés utolsó jelentős számjegyét.

A véletlenszerű hibák fő okai a műszerek korlátozottsága, a környezeti tényezők és az eljárás csekély eltérései. Például:

• Ha egy skálán mérlegeli magát, minden alkalommal kissé eltérően pozícionálja magát.
• Amikor vesz egy kötet olvasása egy lombikban az értéket minden egyes szögből leolvashatja.
• A a minta tömege az analitikai mérlegen eltérő értékeket eredményezhet, mivel a légáramok befolyásolják az egyensúlyt, vagy amikor a víz belép és kilép a mintából.
• A magasság mérését kisebb testtartás-változások befolyásolják.
• A szélsebesség mérése a mérés magasságától és idejétől függ. Többszörös leolvasást kell elvégezni és átlagolni, mert a széllökések és az irányváltozások befolyásolják az értéket.
• A leolvasásokat be kell becsülni, amikor a skálán lévő jelzések közé esnek, vagy ha figyelembe veszik a mérési jelölés vastagságát.

Mivel véletlen hiba mindig előfordul, és nem lehet megjósolni, fontos, hogy több adatpontot gyűjtsön és átlagoljon, hogy megértse a variáció mértékét és becsülje meg az igaz értéket.

A szisztematikus hiba kiszámítható és állandó, vagy arányos a méréssel. A szisztematikus hibák elsősorban a méréseket befolyásolják pontosság.

A szisztematikus hibák tipikus okai a megfigyelési hiba, a műszer hibás kalibrálása és a környezeti zavarok. Például:

• Ha elfelejtjük a mérleget vagy a nullát megmérni, akkor olyan tömegméréseket hajtanak végre, amelyek mindig azonos mennyiségűek. Annak a hibát, amelyet az okozott, hogy a műszert nem állította nullára annak használata előtt, annak nevezzük ofszet hiba.
• Ha a meniszkuszt nem olvassa el a szem szintjén a térfogatméréshez, akkor mindig pontatlan leolvasást eredményez. Az érték állandóan alacsony vagy magas lesz, attól függően, hogy a leolvasást a jelölés fölött vagy alatt vesszük.
• A hossza fém vonalzóval történő mérése eltérő eredményt eredményez hideg hőmérsékleten, mint forró hőmérsékleten, az anyag hőtágulása miatt.
• A nem megfelelően kalibrált hőmérő pontos hőmérsékletet adhat egy hőmérsékleti tartományon belül, de magasabb vagy alacsonyabb hőmérsékleten pontatlanná válhat.
• A mért távolság új ruhával mérőszalaggal különbözik egy régebbi, feszített anyagtól. Az ilyen típusú arányos hibákat hívják méretarányos hibák.
• Sodródás akkor fordul elő, amikor az egymást követő leolvasások idővel következetesen alacsonyabbak vagy magasabbak lesznek. Az elektronikus berendezések hajlamosak sodródni. Sok más műszert is érint (általában pozitív) sodródás, mivel az eszköz felmelegszik.

Miután azonosították az okát, a szisztematikus hiba bizonyos mértékben csökkenthető. A szisztematikus hibát minimalizálhatjuk a berendezés rutinszerű kalibrálásával, a kontrollokkal a kísérletekben, a műszerek felmelegítésével a leolvasás előtt és az értékek összehasonlításával szabványok.

Noha a véletlenszerű hibákat minimalizálhatjuk a minta méretének növelésével és az adatok átlagolásával, nehezebb kompenzálni a szisztematikus hibát. A szisztematikus hibák elkerülésének legjobb módja az, hogy ismerje meg az eszközök korlátozásait és megtapasztalja azok helyes használatát.

• A mérési hiba két fő típusa a véletlenszerű hiba és a szisztematikus hiba.
• Véletlen hiba miatt az egyik mérés kissé eltér a másiktól. Egy kísérlet során előre nem látható változásokból származik.
• A szisztematikus hiba mindig azonos mennyiségben vagy azonos arányban befolyásolja a méréseket, feltéve, hogy a leolvasást minden alkalommal azonos módon veszik. Megjósolható.
• A véletlenszerű hibákat nem lehet kiküszöbölni egy kísérletből, de a legtöbb szisztematikus hiba csökkenthető.

• Bland, J. Martin és Douglas G. Altman (1996). "Statisztikai megjegyzés: Mérési hiba." BMJ 313.7059: 744.
• Cochran, W. G. (1968). Msgstr "A mérési hibák statisztikában". Technometrics. Taylor & Francis, Ltd. az Amerikai Statisztikai Szövetség és az Amerikai Minőség Társaság nevében. 10: 637–666. doi:10.2307/1267450
• Dodge, Y. (2003). A statisztikai kifejezések Oxford-szótára. OUP. ISBN 0-19-920613-9.
• Taylor, J. R. (1999). Bevezetés a hibanalízisbe: A fizikai mérések bizonytalanságainak vizsgálata. Egyetemi tudományos könyvek. o. 94. ISBN 0-935702-75-X.