Messunsicherheit und -fehler sind grundlegende Aussagen, die in der Messtechnik untersucht werden, und auch eines der wichtigen Konzepte, die häufig von Messtechnikprüfern verwendet werden.Sie steht in direktem Zusammenhang mit der Zuverlässigkeit der Messergebnisse und der Genauigkeit und Konsistenz der Wertübertragung.Aufgrund unklarer Konzepte verwechseln oder verwenden viele Menschen die beiden jedoch leicht.Dieser Artikel kombiniert die Erfahrungen aus der Untersuchung von „Bewertung und Ausdruck der Messunsicherheit“, um sich auf die Unterschiede zwischen den beiden zu konzentrieren.Als Erstes muss der konzeptionelle Unterschied zwischen Messunsicherheit und Messfehler klargestellt werden.
Die Messunsicherheit charakterisiert die Bewertung des Wertebereichs, in dem der wahre Wert des Messwerts liegt.Sie gibt das Intervall an, in dem der wahre Wert entsprechend einer bestimmten Konfidenzwahrscheinlichkeit fallen kann.Dabei kann es sich um die Standardabweichung oder ein Vielfaches davon oder um die Halbwertsbreite des Intervalls handeln, das das Konfidenzniveau angibt.Es handelt sich nicht um einen konkreten wahren Fehler, sondern er drückt lediglich quantitativ den Teil des Fehlerbereichs aus, der nicht in Form von Parametern korrigiert werden kann.Er wird aus der unvollständigen Korrektur von Zufallseffekten und systematischen Effekten abgeleitet und ist ein Streuungsparameter, der zur Charakterisierung der Messwerte verwendet wird, die sinnvoll zugeordnet werden können.Die Unsicherheit wird je nach Methode ihrer Ermittlung in zwei Arten von Bewertungskomponenten A und B unterteilt.Die Bewertungskomponente vom Typ A ist die Unsicherheitsbewertung, die durch die statistische Analyse von Beobachtungsreihen erfolgt, und die Bewertungskomponente vom Typ B wird auf der Grundlage von Erfahrungen oder anderen Informationen geschätzt, und es wird davon ausgegangen, dass es eine Unsicherheitskomponente gibt, die durch eine ungefähre „Standardabweichung“ dargestellt wird.
In den meisten Fällen bezieht sich Fehler auf Messfehler, und seine traditionelle Definition ist die Differenz zwischen dem Messergebnis und dem wahren Wert des gemessenen Werts.Normalerweise lassen sie sich in zwei Kategorien einteilen: systematische Fehler und zufällige Fehler.Der Fehler existiert objektiv und sollte einen eindeutigen Wert haben. Da der wahre Wert jedoch in den meisten Fällen nicht bekannt ist, kann der wahre Fehler nicht genau ermittelt werden.Wir suchen einfach nach der besten Annäherung an den Wahrheitswert unter bestimmten Bedingungen und nennen ihn den konventionellen Wahrheitswert.
Durch das Verständnis des Konzepts können wir erkennen, dass es hauptsächlich die folgenden Unterschiede zwischen Messunsicherheit und Messfehler gibt:
1. Unterschiede in den Bewertungszwecken:
Die Messunsicherheit soll die Streuung des Messwertes anzeigen;
Der Zweck des Messfehlers besteht darin, anzuzeigen, inwieweit die Messergebnisse vom wahren Wert abweichen.
2. Der Unterschied zwischen den Bewertungsergebnissen:
Die Messunsicherheit ist ein vorzeichenloser Parameter, der durch die Standardabweichung oder ein Vielfaches der Standardabweichung oder die Halbwertsbreite des Konfidenzintervalls ausgedrückt wird.Es wird von Menschen auf der Grundlage von Informationen wie Experimenten, Daten und Erfahrungen bewertet.Sie kann durch zwei Arten von Bewertungsmethoden, A und B, quantitativ bestimmt werden.
Der Messfehler ist ein Wert mit positivem oder negativem Vorzeichen.Sein Wert ist das Messergebnis minus dem gemessenen wahren Wert.Da der wahre Wert unbekannt ist, kann er nicht genau ermittelt werden.Wenn der herkömmliche wahre Wert anstelle des wahren Werts verwendet wird, kann nur der geschätzte Wert erhalten werden.
3. Der Unterschied der Einflussfaktoren:
Die Messunsicherheit wird von Menschen durch Analyse und Bewertung ermittelt und hängt daher mit dem Verständnis der Menschen über die Messgröße zusammen, die die Menge und den Messprozess beeinflusst.
Messfehler existieren objektiv, werden nicht durch äußere Faktoren beeinflusst und ändern sich nicht mit dem Verständnis der Menschen;
Daher sollten bei der Durchführung einer Unsicherheitsanalyse verschiedene Einflussfaktoren vollständig berücksichtigt und die Bewertung der Unsicherheit überprüft werden.Andernfalls kann die geschätzte Unsicherheit aufgrund unzureichender Analyse und Schätzung groß sein, wenn das Messergebnis sehr nahe am wahren Wert liegt (d. h. der Fehler ist klein), oder die angegebene Unsicherheit kann sehr klein sein, wenn der Messfehler tatsächlich vorliegt groß.
4. Unterschiede in der Natur:
Es ist im Allgemeinen nicht erforderlich, die Eigenschaften der Messunsicherheit und der Unsicherheitskomponenten zu unterscheiden.Wenn sie unterschieden werden müssen, sollten sie wie folgt ausgedrückt werden: „Unsicherheitskomponenten, die durch zufällige Effekte eingeführt werden“ und „Unsicherheitskomponenten, die durch Systemeffekte eingeführt werden“;
Messfehler können entsprechend ihrer Eigenschaften in Zufallsfehler und systematische Fehler unterteilt werden.Per Definition sind sowohl Zufallsfehler als auch systematische Fehler ideale Konzepte bei unendlich vielen Messungen.
5. Der Unterschied zwischen der Korrektur der Messergebnisse:
Der Begriff „Unsicherheit“ selbst impliziert einen schätzbaren Wert.Es bezieht sich nicht auf einen bestimmten und genauen Fehlerwert.Obwohl er geschätzt werden kann, kann er nicht zur Korrektur des Wertes verwendet werden.Die durch unvollkommene Korrekturen eingeführte Unsicherheit kann nur in der Unsicherheit der korrigierten Messergebnisse berücksichtigt werden.
Wenn der geschätzte Wert des Systemfehlers bekannt ist, kann das Messergebnis korrigiert werden, um das korrigierte Messergebnis zu erhalten.
Nachdem eine Größe korrigiert wurde, liegt sie möglicherweise näher am wahren Wert, aber ihre Unsicherheit nimmt nicht nur nicht ab, sondern manchmal wird sie sogar größer.Dies liegt vor allem daran, dass wir nicht genau wissen können, wie hoch der wahre Wert ist, sondern nur abschätzen können, inwieweit die Messergebnisse nahe am wahren Wert oder davon entfernt sind.
Obwohl Messunsicherheit und Fehler die oben genannten Unterschiede aufweisen, hängen sie dennoch eng zusammen.Das Konzept der Unsicherheit ist die Anwendung und Erweiterung der Fehlertheorie, und die Fehleranalyse ist immer noch die theoretische Grundlage für die Bewertung der Messunsicherheit, insbesondere bei der Schätzung von B-Typ-Komponenten ist die Fehleranalyse untrennbar damit verbunden.Beispielsweise können die Eigenschaften von Messgeräten anhand des maximal zulässigen Fehlers, des Anzeigefehlers usw. beschrieben werden. Der in den technischen Spezifikationen und Vorschriften angegebene Grenzwert des zulässigen Fehlers des Messgeräts wird als „maximal zulässiger Fehler“ oder „maximal zulässiger Fehler“ bezeichnet „Zulässige Fehlergrenze“.Dabei handelt es sich um den zulässigen Bereich des vom Hersteller für einen bestimmten Instrumententyp angegebenen Anzeigefehlers, nicht um den tatsächlichen Fehler eines bestimmten Instruments.Der maximal zulässige Fehler eines Messgeräts ist im Gerätehandbuch zu finden und wird mit einem Plus- oder Minuszeichen ausgedrückt, wenn er als numerischer Wert ausgedrückt wird, normalerweise ausgedrückt als absoluter Fehler, relativer Fehler, Referenzfehler oder eine Kombination davon.Zum Beispiel ±0,1 PV, ±1 % usw. Der maximal zulässige Fehler des Messgeräts ist nicht die Messunsicherheit, kann aber als Grundlage für die Bewertung der Messunsicherheit verwendet werden.Die vom Messgerät in das Messergebnis eingebrachte Unsicherheit kann anhand des maximal zulässigen Fehlers des Geräts gemäß der B-Typ-Bewertungsmethode bewertet werden.Ein weiteres Beispiel ist die Differenz zwischen dem Anzeigewert des Messgeräts und dem vereinbarten wahren Wert der entsprechenden Eingabe, dem Anzeigefehler des Messgeräts.Bei physikalischen Messgeräten ist der angegebene Wert deren Nennwert.Als vereinbarter wahrer Wert (oft auch Kalibrierwert oder Standardwert genannt) wird üblicherweise der von einem übergeordneten Messstandard bereitgestellte oder reproduzierte Wert verwendet.Bei der Verifizierungsarbeit beträgt die erweiterte Unsicherheit des vom Messstandard angegebenen Standardwerts 1/3 bis 1/10 des maximal zulässigen Fehlers des getesteten Instruments und der Anzeigefehler des getesteten Instruments liegt innerhalb des angegebenen maximal zulässigen Bereichs Fehler, es kann als qualifiziert beurteilt werden.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 10. August 2023
