Błąd pomiaru

Błąd pomiaru
Polecane artykuły

Błąd pomiaru jest to pewna liczba/parametr, będący rozbieżnością pomiędzy wynikiem pomiaru a jego dokładną wartością ("Błąd", Encyklopedia Popularna PWN, s. 85). Jego wielkość pozwala określić powodzenie badania.

Rodzaje błędów

Powstałe błędy pomiaru dzielimy na (B. Bochentyn 2019, s. 26):

  • Błędy grube (pomyłki), powstające w wyniku niedopatrzeń osoby przeprowadzającej badanie, np. błędne zapisanie wyniku,
  • Błędy przeoczenia (systematyczne), powstające w wyniku obrania błędnej metody pomiaru, niedokładności przyrządów lub nieprzewidywalnego wpływu czynników zewnętrznych,
  • Błędy przybliżenia (przypadkowe), powstające w wyniku uproszczenia pomiarów poprzez błędne zaokrąglenia wartości.

Błędy pomiarowe podzielić można również na (A. Koziczak 1997, s. 78):

  • Błędy systematyczne, które przy zachowaniu tych samych warunków badania, powtarzając je wielokrotnie - nie zmieniają się, lub przy zmianie konkretnego parametru, stanowiącego problem - zmieniają się w sposób przewidywalny,
  • Błędy przypadkowe, które przy zachowaniu stałych warunków badania, powtarzając je - zmieniają się stale i powodują nieprzewidywalną zmienność wyników.

Obliczanie i ocena błędu pomiaru

Jak podaje Andrzej Kubiaczek oszacowanie niepewności pomiaru zależy od sposobu jej obliczenia. Pomiary te dokonać można w sposób (A. Kubiaczek 2019, s. 3):

  • Bezpośredni, gdy istnieje możliwość bezpośredniego porównania mierzonej wielkości do ustalonego wzorca, lub gdy dokonanie pomiaru przebiega przy użyciu przyrządu, które po jego zakończeniu daje gotowy wynik. Przykładem takiego pomiaru jest obliczenie objętości walca na podstawie wymiarów jego średnicy i wysokości,
  • Pośredni, gdy celem pomiaru jest wyznaczenie wartości zależnej od użytych wielkości fizycznych. Przykładem takiego pomiaru jest obliczenie przyśpieszenia ziemskiego na podstawie wahadła matematycznego oraz wyznaczonego okresu i długości drgań.

Aby uzyskane w badaniu wnioski można było uznać za wiarygodne, należy przeprowadzić uprzednio analizę niepewności i błędów pomiaru. Jak podaje Beata Bochentyn najbardziej wskazanym sposobem jest wyznaczenie niepewności standardowej (odchylenia standardowego), oznaczanego zazwyczaj jako S. Innym, nieco starszym, sposobem na przeprowadzenie ów analizy jest wyznaczenie niepewności maksymalnej, oznaczanej zazwyczaj jako Δ. Pomaga ona dokonać oceny pomiaru w sposób dokładniejszy i ostrożniejszy (B. Bochentyn 2019, s. 26).

Przyczyny błędów

Do najważniejszych źródeł niepewności pomiaru należą (A. Kubiaczyk 2019, s. 3):

  • Niekompletna definicja mierzonej wielkości,
  • Niereprezentatywne pomiary, wskazujące przekłamane wyniki,
  • Niekompletny pomiar warunków otoczenia, mających wpływ na wynik badania,
  • Błędy obserwatora,
  • Obranie niedokładnych wartości parametrów otrzymywanych ze źródeł zewnętrznych,
  • Błędne przybliżenia,
  • Upraszczanie założeń,
  • Ograniczona zdolność przyrządów,
  • Przypisanie błędnych wartości wzorcom i założeniom.

Badanie przyczyn błędów pomiarowych

Badanie to polega na odpowiednim pogrupowaniu niepewności pomiarowych. Dzieli się je na (B. Bochentyn 2019, s. 62):

  • Niepewność wzorcowania, spowodowaną całkowitym uzależnieniem od przyrządów pomiarowych, na których niepewność badacz nie ma żadnego wpływu. Przykładem jest działka elementarna, czyli jednostka wskazująca najmniejszą wartość w przyrządach cyfrowych. Ocenę jej dokładności sprawdzić można dzięki instrukcji przyrządu,
  • Niepewność eksperymentatora, spowodowaną nieodpowiednimi warunkami, w których znajduje się badacz. Przykładem jest zła widoczność czy szumy w tle. W takich sytuacjach eksperymentator zmuszony jest dokonać oceny w sposób samodzielny,
  • Niepewność przypadkową, spowodowaną zwykle zmiennością warunków zewnętrznych eksperymentu czy skąpymi zdolnościami rozpoznawczymi zmysłów.

Bibliografia

Autor: Martyna Szczygieł