الفرق بين عدم اليقين في القياس وخطأ القياس

يعد عدم اليقين والخطأ في القياس من الافتراضات الأساسية التي تمت دراستها في علم القياس، وأيضًا أحد المفاهيم المهمة التي غالبًا ما يستخدمها مختبرو القياس.ويرتبط بشكل مباشر بموثوقية نتائج القياس ودقة واتساق نقل القيمة.ومع ذلك، كثير من الناس يخلطون بسهولة أو يسيئون استخدام الاثنين بسبب المفاهيم غير الواضحة.يجمع هذا المقال بين تجربة دراسة "التقييم والتعبير عن عدم اليقين في القياس" للتركيز على الاختلافات بين الاثنين.أول شيء يجب توضيحه هو الفرق المفاهيمي بين عدم اليقين في القياس والخطأ.

يميز عدم اليقين في القياس تقييم نطاق القيم الذي تكمن فيه القيمة الحقيقية للقيمة المقاسة.إنه يعطي الفاصل الزمني الذي قد تقع فيه القيمة الحقيقية وفقًا لاحتمالية ثقة معينة.يمكن أن يكون الانحراف المعياري أو مضاعفاته، أو نصف عرض الفاصل الزمني الذي يشير إلى مستوى الثقة.إنه ليس خطأ حقيقيًا محددًا، ولكنه يعبر كميًا عن جزء نطاق الخطأ الذي لا يمكن تصحيحه في شكل معلمات.وهو مشتق من التصحيح غير الكامل للتأثيرات العرضية والتأثيرات المنهجية، وهو عبارة عن معلمة تشتت تستخدم لوصف القيم المقاسة التي تم تعيينها بشكل معقول.وينقسم عدم اليقين إلى نوعين من مكونات التقييم، أ، ب، حسب طريقة الحصول عليها.مكون التقييم من النوع (أ) هو تقييم عدم اليقين الذي يتم من خلال التحليل الإحصائي لسلسلة المراقبة، ويتم تقدير مكون التقييم من النوع (ب) على أساس الخبرة أو غيرها من المعلومات، ويفترض أن هناك عنصر عدم اليقين يمثله "الانحراف المعياري" التقريبي.

في معظم الحالات، يشير الخطأ إلى خطأ القياس، وتعريفه التقليدي هو الفرق بين نتيجة القياس والقيمة الحقيقية للقيمة المقاسة.عادة يمكن تقسيمها إلى فئتين: الأخطاء المنهجية والأخطاء العرضية.الخطأ موجود بشكل موضوعي، ويجب أن يكون ذا قيمة محددة، ولكن بما أن القيمة الحقيقية غير معروفة في معظم الحالات، فلا يمكن معرفة الخطأ الحقيقي بشكل دقيق.نحن نسعى فقط للحصول على أفضل تقريب لقيمة الحقيقة في ظل ظروف معينة، ونطلق عليها قيمة الحقيقة التقليدية.

من خلال فهم المفهوم، يمكننا أن نرى أن هناك بشكل رئيسي الاختلافات التالية بين عدم اليقين في القياس وخطأ القياس:

1. الاختلافات في أغراض التقييم:

والمقصود من عدم اليقين في القياس هو الإشارة إلى تشتت القيمة المقاسة؛

الغرض من خطأ القياس هو الإشارة إلى درجة انحراف نتائج القياس عن القيمة الحقيقية.

2. الفرق بين نتائج التقييم:

عدم اليقين في القياس هو معلمة غير موقعة يتم التعبير عنها بالانحراف المعياري أو مضاعفات الانحراف المعياري أو نصف عرض فاصل الثقة.يتم تقييمه من قبل الأشخاص بناءً على معلومات مثل التجارب والبيانات والخبرة.ويمكن تحديده كميًا من خلال نوعين من طرق التقييم، A وB.

خطأ القياس هو قيمة ذات إشارة إيجابية أو سلبية.وقيمتها هي نتيجة القياس مطروحًا منها القيمة الحقيقية المقاسة.وبما أن القيمة الحقيقية غير معروفة، فلا يمكن الحصول عليها بدقة.عند استخدام القيمة الحقيقية التقليدية بدلاً من القيمة الحقيقية، يمكن الحصول على القيمة المقدرة فقط.

3. اختلاف العوامل المؤثرة:

يتم الحصول على عدم اليقين في القياس من قبل الناس من خلال التحليل والتقييم، لذلك يرتبط بفهم الناس للقياس، مما يؤثر على عملية الكمية والقياس؛

أخطاء القياس موجودة بشكل موضوعي، ولا تتأثر بالعوامل الخارجية، ولا تتغير بتغير فهم الناس؛

ولذلك، عند إجراء تحليل عدم اليقين، ينبغي النظر في العوامل المؤثرة المختلفة بشكل كامل، وينبغي التحقق من تقييم عدم اليقين.وبخلاف ذلك، وبسبب عدم كفاية التحليل والتقدير، قد يكون عدم اليقين المقدر كبيرًا عندما تكون نتيجة القياس قريبة جدًا من القيمة الحقيقية (أي أن الخطأ صغير)، أو قد يكون عدم اليقين المعطى صغيرًا جدًا عندما يكون خطأ القياس فعليًا كبير.

4. الاختلافات بطبيعتها:

ليس من الضروري عمومًا التمييز بين خصائص عدم اليقين في القياس ومكونات عدم اليقين.وإذا كان من الضروري التمييز بينها، فينبغي التعبير عنها على النحو التالي: "مكونات عدم اليقين التي أدخلتها تأثيرات عشوائية" و"مكونات عدم اليقين التي أدخلتها تأثيرات النظام"؛

ويمكن تقسيم أخطاء القياس إلى أخطاء عشوائية وأخطاء منهجية حسب خصائصها.بحكم التعريف، تعد الأخطاء العشوائية والأخطاء المنهجية مفاهيم مثالية في حالة القياسات العديدة اللانهائية.

5. الفرق بين تصحيح نتائج القياس:

إن مصطلح "عدم اليقين" في حد ذاته ينطوي على قيمة يمكن تقديرها.ولا يشير إلى قيمة خطأ محددة ودقيقة.وعلى الرغم من أنه يمكن تقديره، إلا أنه لا يمكن استخدامه لتصحيح القيمة.لا يمكن أخذ عدم اليقين الناجم عن التصحيحات الناقصة في الاعتبار إلا في حالة عدم اليقين بشأن نتائج القياس المصححة.

إذا كانت القيمة المقدرة لخطأ النظام معروفة، فيمكن تصحيح نتيجة القياس للحصول على نتيجة القياس المصححة.

بعد تصحيح الحجم، قد يكون أقرب إلى القيمة الحقيقية، ولكن عدم اليقين لا ينخفض ​​فحسب، بل يصبح أكبر في بعض الأحيان.ويرجع ذلك أساسًا إلى أننا لا نستطيع معرفة مقدار القيمة الحقيقية بالضبط، ولكن يمكننا فقط تقدير الدرجة التي تكون بها نتائج القياس قريبة من القيمة الحقيقية أو بعيدة عنها.

على الرغم من وجود الاختلافات المذكورة أعلاه بين عدم اليقين والخطأ في القياس، إلا أنهما لا يزالان مرتبطين ارتباطًا وثيقًا.مفهوم عدم اليقين هو تطبيق وتوسيع نظرية الخطأ، ولا يزال تحليل الخطأ هو الأساس النظري لتقييم عدم اليقين في القياس، خاصة عند تقدير مكونات النوع B، فإن تحليل الخطأ لا ينفصل.على سبيل المثال، يمكن وصف خصائص أدوات القياس من حيث الحد الأقصى للخطأ المسموح به، وخطأ الإشارة، وما إلى ذلك. وتسمى القيمة الحدية للخطأ المسموح به لجهاز القياس المحدد في المواصفات واللوائح الفنية "الحد الأقصى للخطأ المسموح به" أو "حد الخطأ المسموح به".وهو النطاق المسموح به لخطأ الإشارة المحدد من قبل الشركة المصنعة لنوع معين من الأجهزة، وليس الخطأ الفعلي لأداة معينة.يمكن العثور على الحد الأقصى للخطأ المسموح به لجهاز القياس في دليل الجهاز، ويتم التعبير عنه بعلامة زائد أو ناقص عند التعبير عنه كقيمة عددية، ويتم التعبير عنها عادةً بالخطأ المطلق أو الخطأ النسبي أو الخطأ المرجعي أو مزيج منها.على سبيل المثال ±0.1PV، ±1%، وما إلى ذلك. إن الحد الأقصى للخطأ المسموح به لجهاز القياس ليس عدم يقين القياس، ولكن يمكن استخدامه كأساس لتقييم عدم اليقين في القياس.يمكن تقييم عدم اليقين الذي أدخلته أداة القياس في نتيجة القياس وفقًا للحد الأقصى للخطأ المسموح به للأداة وفقًا لطريقة التقييم من النوع B.ومثال آخر هو الفرق بين القيمة الإرشادية لأداة القياس والقيمة الحقيقية المتفق عليها للمدخل المقابل، وهو الخطأ الإرشادي لأداة القياس.بالنسبة لأدوات القياس الفيزيائية، القيمة المشار إليها هي قيمتها الاسمية.عادة، يتم استخدام القيمة المقدمة أو المستنسخة بواسطة معيار قياس عالي المستوى كقيمة حقيقية متفق عليها (تسمى غالبًا قيمة المعايرة أو القيمة القياسية).في أعمال التحقق، عندما يكون عدم اليقين الموسع للقيمة القياسية المعطاة بواسطة معيار القياس هو 1/3 إلى 1/10 من الحد الأقصى للخطأ المسموح به للأداة التي تم اختبارها، ويكون خطأ الإشارة للأداة التي تم اختبارها ضمن الحد الأقصى المسموح به المحدد خطأ، يمكن الحكم عليه بأنه مؤهل.