تعاریف مربوط به اندازه گیری

اندازه گیری

اندازه گیری مجموعه عملیاتی است که هدف آن تعیین مقدار یک کمیت خاص است.

روش اندازه گیری

توالی منطقی عملیات که در اصطلاح عمومی، در انجام اندازه‌گیری‌ها طبق یک اصل معین استفاده می‌شود.
روش‌های اندازه‌گیری را می‌توان به روش‌های مختلفی بررسی کرد.

روش مقایسه ای

روشی برای اندازه‌گیری با مقایسه مستقیم که در آن مقدار کمیتی که باید اندازه‌گیری شود با مقدار مشخصی از کمیت انتخاب شده جایگزین می‌شود، به گونه‌ای که تأثیر این دو مقدار روی دستگاه نشان‌دهنده یکسان باشد.

روش تفاضلی

روشی برای اندازه گیری از طریق مقایسه، مبتنی بر مقایسه کمیت تحت اندازه گیری با کمیتی از همان نوع که مقدار شناخته شده آن فقط کمی متفاوت از مقدار کمیتی است که باید اندازه گیری شود، و اندازه گیری تفاوت بین مقادیر این کمیت ها. یک وزن تحت آزمایش با یک وزن استاندارد با جرم شناخته شده با همان اندازه مقایسه می شود، به طوری که تاثیر بر روی نشانه تعادل کوچک و قابل اندازه گیری باشد.

روش صفر

روشی برای اندازه گیری با مقایسه، مبتنی بر متعادل کردن کمیت تحت اندازه گیری در برابر کمیت مقدار شناخته شده به طوری که نشانه صفر باشد. با این حال، با تغییر حتی اندک مقدار شناخته شده باید نشانه ای وجود داشته باشد. در روش صفر، عدم قطعیت نوع A به دلیل مشاهدات مکرر صفر خواهد بود، اما به دلیل تفکیک ابزار تحت مشاهده، عدم قطعیت باید با روش ارزیابی نوع B در نظر گرفته و ارزیابی شود.

روش اندازه گیری

مجموعه ای از عملیات، به عبارتی خاص، که در اجرای یک اندازه گیری خاص طبق یک روش معین استفاده می شود.
توجه: یک روش اندازه گیری معمولاً باید در گواهی کالیبراسیون/آزمون یا بازرسی ثبت شود.

نتیجه اندازه گیری

مقداری که با اندازه گیری و پس از اعمال اصلاحات لازم به اندازه گیری نسبت داده می شود. جرم نمونه وزنی که در برابر وزن مرجع پس از اعمال اصلاحات شناوری به دست می آید.

خطا

خطا مقدار اندازه گیری شده کمیت منهای مقدار متعارف همان کمیت است. خطاها به دلیل عدم دقت، تکرارناپذیری و ریزنگری ابزارهای درگیر ایجاد می شوند. این خطاها ممکن است به دلیل خطای ناظر، شرایط محیطی و فرآیند اندازه گیری نیز باشند. (دقت مفهومی کیفی است و نباید با واژه دقت اشتباه گرفته شود.)

خطای فاحش

خطاهای فاحش ناشی از اشتباهات ناظر و خرابی ابزار است .. معکوس کردن ارقام در ثبت مشاهدات، داشتن اتصال شل در اندازه گیری الکتریکی و وجود حفره های هوا در اندازه گیری جریان سیال نمونه هایی از خطاهای کاذب هستند.
مشاهدات با چنین خطاهایی نباید در هیچ تحلیل آماری گنجانده شوند.

خطای نسبی

خطای اندازه گیری تقسیم بر مقدار واقعی اندازه گیری. از آنجایی که نمی توان مقدار واقعی اندازه گیری را تعیین کرد. در عمل از یک مقدار واقعی معمولی استفاده می شود.

خطای تصادفی

مقداری است که هم از نظر بزرگی و هم در علامت به شکلی غیرقابل پیش بینی تغییر می کند. هنگامی که تعداد زیادی اندازه گیری از مقدار یک کمیت در شرایط اساساً یکسان انجام می شود، خطای تصادفی به صفر نزدیک می شود. خطای تصادفی از توزیع گاوسی (نرمال) با میانگین صفر پیروی می کند. برای نمونه کوچک (تعداد کوچکتر مشاهدات)، نتایج با استفاده از ضریب t Student تصحیح می‌شوند. با این حال، این فرض باقی می ماند که نتایج به توزیع نرمال تعلق دارند. این خطاها ممکن است به دلیل شرایط محیطی غیرقابل کنترل، قضاوت شخصی ناظر و ناپایداری ذاتی ابزار اندازه گیری یا هر دلیل دیگری که طبیعت تصادفی دارد، داشته باشد.

خطای سیستماتیک

خطایی که در اندازه‌گیری‌های تکراری ثابت می‌ماند و اگر تجهیزات و شرایط اندازه‌گیری بدون تغییر باقی بماند، نمی‌توان آن را با تعداد مشاهدات بیشتر کاهش داد. این خطاها ممکن است به دلیل عدم توانایی در تشخیص سیستم اندازه گیری، بایاس ثابت، خطا در مقدار استاندارد و یا فیزیکی باشد.

مقدار و علامت این خطا با سیستم اندازه گیری داده شده تغییر نمی کند. خطاهای سیستماتیک را می توان به طور کلی به عنوان (1) ثابت و (2) متغیر طبقه بندی کرد. خطاهای سیستماتیک ثابت آنهایی هستند که با گذشت زمان تغییر نمی کنند اما گاهی ممکن است با بزرگی کمیت اندازه گیری شده تغییر کنند. خطای تنظیم صفر در دستگاه یک خطای سیستماتیک ثابت است، در حالی که عدم دقت در مقیاس کالیبراسیون ممکن است به بزرگی کمیت اندازه گیری شده بستگی داشته باشد. خطاهای سیستماتیک متغیر به زمان بستگی دارد، مثلاً مقدار یک مقاومت، که ممکن است به دلیل اثر پیری با زمان تغییر کند.
خطاهای سیستماتیک نیز ممکن است به دلیل کنترل ناکافی شرایط محیطی رخ دهد.

درستی اندازه گیری

نزدیکی توافق بین نتیجه یک اندازه گیری و مقدار واقعی اندازه گیری

دقت نتیجه اندازه گیری

دقت یک ابزار تعداد ارقام قابل توجه در نتیجه بیان شده را منعکس می کند. نتیجه شتاب ناشی از گرانش به عنوان 9.5671 ms2 دقیق تر از نتیجه 9:80 ms2 است.
یک ابزار ممکن است تکرارپذیری بهتری داشته باشد اما دقت کمتری داشته باشد و بالعکس. برای مثال آمپرمتری که بر حسب آمپر درجه بندی شده و همیشه همان نتیجه را برای یک ورودی ثابت مشخص نشان می دهد، تکرارپذیرتر و دقیق تر است زیرا فقط بر حسب آمپر خوانده می شود. آمپرمتر که بر حسب میلی آمپر می‌خواند، اما مقادیر غیرقابل تکرار را می‌دهد، دقیق‌تر است اما کمتر تکرار می‌شود. هر آمپر متر بی طرفانه نتایج دقیق بهتری را ارائه می دهد.
یک ابزار خوب باید دقیق تر، تکرارپذیرتر باشد.

تکرارپذیری

تکرارپذیری نزدیکی بین نتایج اندازه گیری های متوالی همان اندازه گیری است که در آن انجام شده است
• روش اندازه گیری یکسان
• همان ناظر
• شرایط یکسان (محیط )
• همان مکان
• تکرارها برای مدت کوتاهی انجام می شوند

تکرارپذیری (نتایج اندازه گیری)

تکرارپذیری نزدیکی توافق بین نتایج اندازه‌گیری‌های همان اندازه‌گیری است، جایی که اندازه‌گیری‌ها تحت شرایط تغییر کرده است
• اصل یا روش مختلف اندازه گیری
• ناظر متفاوت
• مکان های مختلف
• شرایط مختلف استفاده
• زمان متفاوت
یک بیانیه معتبر تکرارپذیری نیاز به مشخصات تغییر شرایط دارد.
تکرارپذیری ممکن است به صورت کمی بر حسب پراکندگی بین نتایج بیان شود.

تصحیح

تصحیح مقدار کمی است که باید به صورت جبری به مقدار مشاهده شده اضافه شود. ممکن است مربوط به
• ابزار یا استاندارد مورد استفاده (تصحیح گواهی).
• برای رساندن مقدار اندازه گیری شده به شرایط محیطی مرجع مانند دما، فشار رطوبت، و غیره باشد .

همه اندازه گیری های طول معمولاً به 20 درجه سلسیوس کاهش می یابد.
• خصوصیات فیزیکی متفاوت استاندارد مورد استفاده و زیر آزمون. برای مثال تصحیح شناوری، زمانی که وزنه ای دارای چگالی متفاوت از چگالی استاندارد است و در هوا مقایسه می شود.

منبع:عدم قطعیت اندازه گیری