Juhuslik vs. Süstemaatilised veamääratlused ja näited

Pole tähtis, kui ettevaatlik olete, a-s on alati viga mõõtmine. Viga ei ole "viga" - see on osa mõõtmisprotsessist. Teaduses nimetatakse mõõtmisviga eksperimentaalne viga või vaatlusviga.

Vaatlusvigu on kaks laia klassi: juhuslik viga ja süsteemne viga. Juhuslik viga erineb mõõtmistel ettearvamatult, samal ajal kui süstemaatilisel veal on igal mõõtmisel sama väärtus või proportsioon.

Key Takeaways

Kui teete mitu mõõtmist, koonduvad väärtused tõelise väärtuse ümber. Seega mõjutab juhuslik viga ennekõike täpsus. Tavaliselt mõjutab juhuslik viga mõõtmise viimast olulist numbrit.

Juhusliku vea peamised põhjused on mõõteriistade piirangud, keskkonnategurid ja protseduuri väikesed erinevused. Näiteks:

• Kui kaalute ennast skaalal, positsioneerite end iga kord pisut erinevalt.
• Kui võtate a mahu lugemine kolvis võite väärtust iga kord erineva nurga alt lugeda.
• Mõõtmine proovi mass analüütilisel kaalul võivad saada erinevad väärtused, kuna õhuvoolud mõjutavad tasakaalu või kui vesi siseneb ja väljub proovist.
• Oma pikkuse mõõtmist mõjutavad väikesed poosimuutused.
• Tuule kiiruse mõõtmine sõltub mõõtmise kõrgusest ja ajast. Mitu näitu tuleb võtta ja keskmistada, kuna tuuleiilid ja suuna muutused mõjutavad väärtust.
• Näidud tuleb hinnata siis, kui need jäävad skaala märkide vahele või kui võetakse arvesse mõõtemärgistuse paksust.

Kuna juhuslik viga ilmneb alati ja ei saa ennustada, on oluline võtta mitu andmepunkti ja neid keskmistada, et saada aru variatsiooni suurusest ja hinnata tegelikku väärtust.

Süstemaatiline viga on etteaimatav ja kas konstantne või proportsionaalne mõõtmisega. Süstemaatilised vead mõjutavad peamiselt mõõtmist täpsus.

Süstemaatilise vea tüüpilisteks põhjusteks on vaatlusviga, ebatäiuslik seadme kalibreerimine ja keskkonnaga seotud häired. Näiteks:

• Unustades tasakaalu tühjendamise või nullimise, saadakse massimõõtmised, mis on alati sama summa võrra "väljas". Vea, mis on põhjustatud instrumendi nullimisest enne selle kasutamist, nimetatakse väärtuseks nihke viga.
• Meniski lugemata jätmine silmade kõrgusel helitugevuse mõõtmiseks toob alati kaasa ebatäpse lugemise. Väärtus on püsivalt madal või kõrge, sõltuvalt sellest, kas näitu võetakse märgi alt või alt.
• Pikkuse mõõtmine metallist joonlauaga annab materjali soojuspaisumise tõttu külmal temperatuuril teistsuguse tulemuse kui kuumal temperatuuril.
• Valesti kalibreeritud termomeeter võib anda täpsed näidud teatud temperatuurivahemikus, kuid kõrgemal või madalamal temperatuuril võib see olla ebatäpne.
• Mõõdetud vahemaa erineb uue riide mõõdulindi kasutamisel võrreldes vanema, venitatud mõõdulindiga. Seda tüüpi proportsionaalseid vigu nimetatakse mastaabiteguri vead.
• Triiv ilmneb siis, kui järjestikused näidud muutuvad aja jooksul püsivalt madalamaks või kõrgemaks. Elektroonikaseadmed kipuvad triivima. Mitmeid teisi instrumente mõjutab (tavaliselt positiivne) triiv, kuna seade soojeneb.

Kui selle põhjus on kindlaks tehtud, võib süstemaatilist viga mingil määral vähendada. Süstemaatilist viga saab minimeerida, kui rutiinselt kalibreeritakse seadmeid, kasutades katsetes juhtelemente, soojendades instrumente enne näitude võtmist ja võrreldes väärtusi standardid.

Kui juhuslikke vigu saab minimeerida valimi suuruse suurendamise ja andmete keskmistamise abil, on süsteemse vea korvamine raskem. Parim viis süstemaatiliste vigade vältimiseks on tuttav mõõteriistade piirangutega ja nende õige kasutamise kogemus.

• Mõõtmisvea kaks peamist tüüpi on juhuslik viga ja süsteemne viga.
• Juhuslik viga põhjustab ühe mõõtmise erinevuse järgmisest. See tuleneb eksperimendi ajal ettearvamatutest muutustest.
• Süstemaatiline viga mõjutab mõõtmisi alati sama koguse või sama proportsiooniga tingimusel, et näitu võetakse iga kord samamoodi. See on etteaimatav.
• Juhuslikke vigu ei saa katsest kõrvaldada, kuid enamikku süstemaatilisi vigu saab vähendada.

• Bland, J. Martin ja Douglas G. Altman (1996). "Statistika märkused: mõõtmisviga." BMJ 313.7059: 744.
• Cochran, W. G. (1968). "Statistika mõõtmisvead". Tehnomeetria. Taylor & Francis, Ltd Ameerika statistikaühenduse ja Ameerika kvaliteediseltsi nimel. 10: 637–666. doi:10.2307/1267450
• Dodge, Y. (2003). Statistiliste terminite Oxfordi sõnaraamat. OUP. ISBN 0-19-920613-9.
• Taylor, J. R. (1999). Sissejuhatus vigade analüüsi: füüsikaliste mõõtmiste ebakindluste uurimine. Ülikooli teadusraamatud. lk. 94. ISBN 0-935702-75-X.