Ketidakpastian dan ralat pengukuran merupakan proposisi asas yang dikaji dalam metrologi, dan juga salah satu konsep penting yang sering digunakan oleh penguji metrologi. Ia berkaitan secara langsung dengan kebolehpercayaan keputusan pengukuran dan ketepatan serta ketekalan penghantaran nilai. Walau bagaimanapun, ramai orang mudah mengelirukan atau menyalahgunakan kedua-duanya disebabkan oleh konsep yang tidak jelas. Artikel ini menggabungkan pengalaman mempelajari "Penilaian dan Ungkapan Ketidakpastian Pengukuran" untuk menumpukan pada perbezaan antara kedua-duanya. Perkara pertama yang perlu jelas ialah perbezaan konseptual antara ketidakpastian pengukuran dan ralat.
Ketidakpastian pengukuran mencirikan penilaian julat nilai di mana nilai sebenar nilai yang diukur terletak.Ia memberikan selang masa di mana nilai sebenar mungkin jatuh mengikut kebarangkalian keyakinan tertentu. Ia boleh jadi sisihan piawai atau gandaannya, atau separuh lebar selang masa yang menunjukkan tahap keyakinan. Ia bukan ralat sebenar tertentu, ia hanya menyatakan secara kuantitatif bahagian julat ralat yang tidak dapat dibetulkan dalam bentuk parameter. Ia diperoleh daripada pembetulan tidak sempurna kesan tidak sengaja dan kesan sistematik, dan merupakan parameter serakan yang digunakan untuk mencirikan nilai yang diukur yang diberikan secara munasabah. Ketidakpastian dibahagikan kepada dua jenis komponen penilaian, A dan B, mengikut kaedah mendapatkannya. Komponen penilaian Jenis A ialah penilaian ketidakpastian yang dibuat melalui analisis statistik siri pemerhatian, dan komponen penilaian jenis B dianggarkan berdasarkan pengalaman atau maklumat lain, dan diandaikan bahawa terdapat komponen ketidakpastian yang diwakili oleh "sisihan piawai" anggaran.
Dalam kebanyakan kes, ralat merujuk kepada ralat pengukuran, dan definisi tradisionalnya ialah perbezaan antara hasil pengukuran dan nilai sebenar nilai yang diukur.Biasanya boleh dibahagikan kepada dua kategori: ralat sistematik dan ralat tidak sengaja. Ralat wujud secara objektif, dan ia sepatutnya menjadi nilai yang pasti, tetapi memandangkan nilai sebenar tidak diketahui dalam kebanyakan kes, ralat sebenar tidak dapat diketahui dengan tepat. Kita hanya mencari anggaran terbaik bagi nilai kebenaran dalam keadaan tertentu, dan memanggilnya nilai kebenaran konvensional.
Melalui pemahaman konsep tersebut, kita dapat melihat bahawa terdapat perbezaan utama berikut antara ketidakpastian pengukuran dan ralat pengukuran:
1. Perbezaan dalam tujuan penilaian:
Ketidakpastian pengukuran bertujuan untuk menunjukkan serakan nilai yang diukur;
Tujuan ralat pengukuran adalah untuk menunjukkan sejauh mana keputusan pengukuran menyimpang daripada nilai sebenar.
2. Perbezaan antara keputusan penilaian:
Ketidakpastian pengukuran ialah parameter tidak bertanda yang dinyatakan oleh sisihan piawai atau gandaan sisihan piawai atau separuh lebar selang keyakinan. Ia dinilai oleh orang ramai berdasarkan maklumat seperti eksperimen, data dan pengalaman. Ia boleh ditentukan secara kuantitatif melalui dua jenis kaedah penilaian, A dan B.;
Ralat pengukuran ialah nilai dengan tanda positif atau negatif. Nilainya ialah hasil pengukuran ditolak nilai sebenar yang diukur. Memandangkan nilai sebenar tidak diketahui, ia tidak dapat diperoleh dengan tepat. Apabila nilai sebenar konvensional digunakan dan bukannya nilai sebenar, hanya nilai anggaran sahaja yang boleh diperoleh.
3. Perbezaan faktor yang mempengaruhi:
Ketidakpastian pengukuran diperoleh oleh manusia melalui analisis dan penilaian, jadi ia berkaitan dengan pemahaman manusia tentang ukuran, yang mempengaruhi kuantiti dan proses pengukuran;
Ralat pengukuran wujud secara objektif, tidak terjejas oleh faktor luaran, dan tidak berubah mengikut pemahaman orang ramai;
Oleh itu, semasa menjalankan analisis ketidakpastian, pelbagai faktor yang mempengaruhi harus dipertimbangkan sepenuhnya, dan penilaian ketidakpastian harus disahkan. Jika tidak, disebabkan oleh analisis dan anggaran yang tidak mencukupi, ketidakpastian yang dianggarkan mungkin besar apabila keputusan pengukuran sangat dekat dengan nilai sebenar (iaitu, ralatnya kecil), atau ketidakpastian yang diberikan mungkin sangat kecil apabila ralat pengukuran sebenarnya besar.
4. Perbezaan mengikut sifat:
Secara amnya, tidak perlu membezakan sifat-sifat komponen ketidakpastian pengukuran dan ketidakpastian. Jika ia perlu dibezakan, ia harus dinyatakan sebagai: "komponen ketidakpastian yang diperkenalkan oleh kesan rawak" dan "komponen ketidakpastian yang diperkenalkan oleh kesan sistem";
Ralat pengukuran boleh dibahagikan kepada ralat rawak dan ralat sistematik mengikut sifatnya. Mengikut definisi, kedua-dua ralat rawak dan ralat sistematik adalah konsep ideal dalam kes pengukuran yang tidak terhingga banyaknya.
5. Perbezaan antara pembetulan keputusan pengukuran:
Istilah "ketidakpastian" itu sendiri membayangkan nilai yang boleh dianggarkan. Ia tidak merujuk kepada nilai ralat yang khusus dan tepat. Walaupun ia boleh dianggarkan, ia tidak boleh digunakan untuk membetulkan nilai tersebut. Ketidakpastian yang disebabkan oleh pembetulan yang tidak sempurna hanya boleh dipertimbangkan dalam ketidakpastian keputusan pengukuran yang dibetulkan.
Jika nilai anggaran ralat sistem diketahui, keputusan pengukuran boleh dibetulkan untuk mendapatkan keputusan pengukuran yang telah dibetulkan.
Selepas magnitud dibetulkan, ia mungkin lebih dekat dengan nilai sebenar, tetapi ketidakpastiannya bukan sahaja tidak berkurangan, malah kadangkala ia menjadi lebih besar. Ini terutamanya kerana kita tidak dapat mengetahui dengan tepat berapa banyak nilai sebenar, tetapi hanya boleh menganggarkan sejauh mana keputusan pengukuran hampir atau jauh daripada nilai sebenar.
Walaupun ketidakpastian pengukuran dan ralat mempunyai perbezaan di atas, ia masih berkait rapat. Konsep ketidakpastian merupakan aplikasi dan pengembangan teori ralat, dan analisis ralat masih merupakan asas teori untuk penilaian ketidakpastian pengukuran, terutamanya apabila menganggarkan komponen jenis-B, analisis ralat tidak dapat dipisahkan. Contohnya, ciri-ciri instrumen pengukur boleh digambarkan dari segi ralat maksimum yang dibenarkan, ralat petunjuk, dan sebagainya. Nilai had ralat yang dibenarkan bagi instrumen pengukur yang dinyatakan dalam spesifikasi dan peraturan teknikal dipanggil "ralat maksimum yang dibenarkan" atau "had ralat yang dibenarkan". Ia adalah julat ralat petunjuk yang dibenarkan yang dinyatakan oleh pengilang untuk jenis instrumen tertentu, bukan ralat sebenar instrumen tertentu. Ralat maksimum yang dibenarkan bagi instrumen pengukur boleh didapati dalam manual instrumen, dan ia dinyatakan dengan tanda tambah atau tolak apabila dinyatakan sebagai nilai berangka, biasanya dinyatakan dalam ralat mutlak, ralat relatif, ralat rujukan atau gabungannya. Contohnya ±0.1PV, ±1%, dan sebagainya. Ralat maksimum yang dibenarkan bagi instrumen pengukur bukanlah ketidakpastian pengukuran, tetapi ia boleh digunakan sebagai asas untuk penilaian ketidakpastian pengukuran. Ketidakpastian yang diperkenalkan oleh alat pengukur dalam hasil pengukuran boleh dinilai mengikut ralat maksimum yang dibenarkan oleh alat tersebut mengikut kaedah penilaian jenis-B. Satu lagi contoh ialah perbezaan antara nilai petunjuk alat pengukur dan nilai sebenar yang dipersetujui bagi input yang sepadan, iaitu ralat petunjuk alat pengukur. Bagi alat pengukur fizikal, nilai yang ditunjukkan ialah nilai nominalnya. Biasanya, nilai yang diberikan atau dihasilkan semula oleh piawaian pengukuran peringkat yang lebih tinggi digunakan sebagai nilai sebenar yang dipersetujui (sering dipanggil nilai penentukuran atau nilai piawai). Dalam kerja pengesahan, apabila ketidakpastian yang diperluas bagi nilai piawai yang diberikan oleh piawaian pengukuran ialah 1/3 hingga 1/10 daripada ralat maksimum yang dibenarkan bagi alat yang diuji, dan ralat petunjuk alat yang diuji berada dalam ralat maksimum yang dibenarkan yang dinyatakan, ia boleh dinilai sebagai layak.
Masa siaran: 10-Ogos-2023
