გაზომვის დაუფლება: თქვენი საბოლოო სახელმძღვანელო აბსოლუტური, ფარდობითი და სრული მასშტაბის (%FS) შეცდომების შესახებ

ოდესმე გადახედე სპეციფიკაციის ფურცელს?aწნევაგადამცემი,aნაკადიმეტრი, ანaტემპერატურის სენსორიდაგინახავთ ისეთი პუნქტი, როგორიცაა „სიზუსტე: ±0.5% FS“? ეს საკმაოდ გავრცელებული სპეციფიკაციაა, მაგრამ რას ნიშნავს ეს სინამდვილეში თქვენს მიერ შეგროვებული მონაცემებისთვის? ნიშნავს თუ არა ეს, რომ ყველა ჩვენება რეალური მნიშვნელობის 0.5%-ის ფარგლებშია? როგორც ჩანს, პასუხი ცოტა უფრო რთულია და ამ სირთულის გაგება სასიცოცხლოდ მნიშვნელოვანია ინჟინერიით, წარმოებითა და სამეცნიერო გაზომვებით დაკავებული ნებისმიერი ადამიანისთვის.

შეცდომა ფიზიკური სამყაროს გარდაუვალი ნაწილია. არცერთი ინსტრუმენტი არ არის სრულყოფილი. მთავარია, გაიგოთ შეცდომის ბუნება, განსაზღვროთ იგი და დარწმუნდეთ, რომ ის თქვენი კონკრეტული გამოყენებისთვის მისაღებ ფარგლებშია. ეს სახელმძღვანელო განმარტავს ძირითად ცნებებს.ofგაზომვაშეცდომაის იწყება საბაზისო განმარტებებით და შემდეგ ფართოვდება პრაქტიკულ მაგალითებსა და მნიშვნელოვან თემებზე, რაც გაქცევთ იმ ადამიანიდან, ვინც უბრალოდ კითხულობს სპეციფიკაციებს, იმ ადამიანად, ვინც მათ ნამდვილად ესმის.

 

რა არის გაზომვის შეცდომა?

მის გულში,გაზომვის შეცდომა არის განსხვავება გაზომილ რაოდენობასა და მის ნამდვილ, რეალურ მნიშვნელობას შორისწარმოიდგინეთ ეს, როგორც უფსკრული თქვენი ინსტრუმენტის მიერ ხილულ სამყაროსა და რეალურად არსებულ სამყაროს შორის.

შეცდომა = გაზომილი მნიშვნელობა – ნამდვილი მნიშვნელობა.

„ნამდვილი მნიშვნელობა“ თეორიული კონცეფციაა. პრაქტიკაში, აბსოლუტური ნამდვილი მნიშვნელობა ვერასდროს იქნება ცნობილი სრული დარწმუნებით. ამის ნაცვლად, გამოიყენება ჩვეულებრივი ნამდვილი მნიშვნელობა. ეს არის მნიშვნელობა, რომელსაც იძლევა საზომი სტანდარტი ან საცნობარო ინსტრუმენტი და რომელიც მნიშვნელოვნად უფრო ზუსტია (როგორც წესი, 4-დან 10-ჯერ უფრო ზუსტი), ვიდრე ტესტირებადი მოწყობილობა. მაგალითად, კალიბრაციისასხელისწნევალიანდაგი, „ჩვეულებრივი ნამდვილი მნიშვნელობა“ მიღებული იქნება მაღალი სიზუსტის,ლაბორატორიული ხარისხისწნევაკალიბრატორი.

ამ მარტივი განტოლების გაგება პირველი ნაბიჯია, მაგრამ ის მთელ ამბავს არ მოგვითხრობს. 1 მილიმეტრის შეცდომა უმნიშვნელოა 100 მეტრიანი მილის სიგრძის გაზომვისას, მაგრამ ძრავისთვის დგუშის დამუშავებისას ეს კატასტროფული შეცდომაა. სრული სურათის მისაღებად, ეს შეცდომა უფრო შინაარსიანი გზებით უნდა გამოვხატოთ. სწორედ აქ ერთვება აბსოლუტური, ფარდობითი და საცნობარო შეცდომები.

სამი გავრცელებული გაზომვის შეცდომის შეკრება

მოდით განვიხილოთ გაზომვის შეცდომის რაოდენობრივი განსაზღვრისა და მისი კომუნიკაციის სამი ძირითადი გზა.

1. აბსოლუტური შეცდომა: ნედლი გადახრა

აბსოლუტური შეცდომა შეცდომის უმარტივესი და პირდაპირი ფორმაა. როგორც წყარო დოკუმენტშია განსაზღვრული, ეს არის პირდაპირი სხვაობა გაზომილსა და ნამდვილ მნიშვნელობას შორის, რომელიც გამოხატულია თავად გაზომვის ერთეულებში.

ფორმულა:

მაგალითი:

თქვენ მილში ნაკადს ზომავთმართალიანაკადის სიჩქარეof50 მ³/სთ, დაშენინაკადის მრიცხველიკითხულობს50.5 მ³/სთ, ამიტომ აბსოლუტური შეცდომაა 50.5 – 50 = +0.5 მ³/სთ.

ახლა წარმოიდგინეთ, რომ თქვენ ზომავთ სხვა პროცესს 500 მ³/სთ ნამდვილი ნაკადით და თქვენი ნაკადის მრიცხველი აჩვენებს 500.5 მ³/სთ-ს. აბსოლუტური შეცდომა კვლავ +0.5 მ³/სთ-ია.

როდის არის ის სასარგებლო? აბსოლუტური შეცდომა აუცილებელია კალიბრაციისა და ტესტირების დროს. კალიბრაციის სერტიფიკატში ხშირად ჩამოთვლილია აბსოლუტური გადახრები სხვადასხვა ტესტირების წერტილებში. თუმცა, როგორც მაგალითიდან ჩანს, მას კონტექსტი აკლია. +0.5 მ³/სთ აბსოლუტური შეცდომა გაცილებით მნიშვნელოვნად აღიქმება უფრო მცირე ნაკადის სიჩქარისთვის, ვიდრე უფრო დიდი ნაკადისთვის. ამ მნიშვნელობის გასაგებად, ფარდობითი შეცდომა გვჭირდება.

2. ფარდობითი შეცდომა: კონტექსტში არსებული შეცდომა

ფარდობითი შეცდომა იძლევა კონტექსტს, რომელიც აბსოლუტურ შეცდომას აკლია. ის შეცდომას გამოხატავს, როგორც გაზომილი ფაქტობრივი მნიშვნელობის წილადს ან პროცენტს. ეს გიჩვენებთ, თუ რამდენად დიდია შეცდომა გაზომვის სიდიდესთან მიმართებაში.

ფორმულა:

მაგალითი:

მოდით, კიდევ ერთხელ განვიხილოთ ჩვენი მაგალითი:

50 მ³/სთ ნაკადისთვის: ფარდობითი შეცდომა = (0.5 მ³/სთ / 50 მ³/სთ) × 100% = 1%

500 მ³/სთ ნაკადისთვის: ფარდობითი შეცდომა = (0.5 მ³/სთ / 500 მ³/სთ) × 100% = 0.1%

უეცრად, განსხვავება გაცილებით ნათელი გახდა. მიუხედავად იმისა, რომ აბსოლუტური შეცდომა ორივე სცენარში იდენტური იყო, ფარდობითი შეცდომა აჩვენებს, რომ გაზომვა ათჯერ ნაკლებად ზუსტი იყო დაბალი ნაკადის სიჩქარისთვის.

რატომ არის ეს მნიშვნელოვანი? ფარდობითი შეცდომა ინსტრუმენტის მუშაობის გაცილებით უკეთესი მაჩვენებელია კონკრეტულ სამუშაო მომენტში. ის გვეხმარება პასუხის გაცემაზე კითხვაზე: „რამდენად კარგია ეს გაზომვა ამჟამად?“. თუმცა, ინსტრუმენტების მწარმოებლებს არ შეუძლიათ ჩამოთვალონ ფარდობითი შეცდომა თქვენს მიერ გაზომილი ყველა შესაძლო მნიშვნელობისთვის. მათ სჭირდებათ ერთი, საიმედო მეტრიკა, რათა უზრუნველყონ მათი მოწყობილობის მუშაობა მისი მთელი ოპერაციული შესაძლებლობების განმავლობაში. ეს არის საცნობარო შეცდომის ფუნქცია.

3. მითითების შეცდომა (%FS): ინდუსტრიის სტანდარტი

ეს არის სპეციფიკაცია, რომელსაც ყველაზე ხშირად ხედავთ მონაცემთა ფურცლებზე: სიზუსტე, გამოხატული პროცენტულადofსრულიმასშტაბი (%FS), ასევე ცნობილი როგორც საცნობარო შეცდომა ან გაზომვის შეცდომა. აბსოლუტური შეცდომის მიმდინარე გაზომილ მნიშვნელობასთან შედარების ნაცვლად, ის მას ინსტრუმენტის მთლიან დიაპაზონს (ან დიაპაზონს) ადარებს.

ფორმულა:

გაზომვის დიაპაზონი (ანუ დიაპაზონი) არის სხვაობა მაქსიმალურ და მინიმალურ მნიშვნელობებს შორის, რომელთა გასაზომადაც ინსტრუმენტია შექმნილი.

მნიშვნელოვანი მაგალითი: %FS-ის გაგება

წარმოვიდგინოთ, რომ ყიდულობთaწნევის გადამცემითანშემდეგ სპეციფიკაციებს:

• დიაპაზონი: 0-დან 200 ბარამდე

• სიზუსტე: ±0.5% FS

ნაბიჯი 1: გამოთვალეთ მაქსიმალური დასაშვები აბსოლუტური შეცდომა.

პირველ რიგში, ჩვენ ვპოულობთ აბსოლუტურ შეცდომას, რომელსაც ეს პროცენტი შეესაბამება: მაქსიმალური აბსოლუტური შეცდომა = 0.5% × (200 ბარი – 0 ბარი) = 0.005 × 200 ბარი = ±1 ბარი.

ეს არის ყველაზე მნიშვნელოვანი გაანგარიშება, რომელიც გვეუბნება, რომ წნევის მიუხედავად, რომელსაც ვზომავთ, ამ ინსტრუმენტის ჩვენება გარანტირებულად იქნება ნამდვილი მნიშვნელობის ±1 ბარის ფარგლებში.

ნაბიჯი 2: იხილეთ, როგორ მოქმედებს ეს შედარებით სიზუსტეზე.

ახლა ვნახოთ, რას ნიშნავს ეს ±1 ზოლიანი შეცდომა დიაპაზონის სხვადასხვა წერტილში:

• 100 ბარის წნევის გაზომვა (დიაპაზონის 50%): ჩვენება შეიძლება იყოს 99-დან 101 ბარამდე. ამ ეტაპზე ფარდობითი შეცდომაა (1 ბარი / 100 ბარი) × 100% = ±1%.

• 20 ბარის წნევის გაზომვა (დიაპაზონის 10%): ჩვენება შეიძლება იყოს 19-დან 21 ბარამდე. ამ ეტაპზე ფარდობითი შეცდომაა (1 ბარი / 20 ბარი) × 100% = ±5%.

• 200 ბარის წნევის გაზომვა (დიაპაზონის 100%): ჩვენება შეიძლება იყოს 199-დან 201 ბარამდე. ამ ეტაპზე ფარდობითი შეცდომაა (1 ბარი / 200 ბარი) × 100% = ±0.5%.

ეს ავლენს ინსტრუმენტაციის კრიტიკულ პრინციპს, რომ ინსტრუმენტის ფარდობითი სიზუსტე საუკეთესოა მისი დიაპაზონის ზედა ნაწილში და ყველაზე ცუდი - ქვედა ნაწილში.

პრაქტიკული რჩევები: როგორ ავირჩიოთ სწორი ინსტრუმენტი?

%FS-სა და ფარდობით შეცდომას შორის ურთიერთობას დიდი გავლენა აქვს ინსტრუმენტის შერჩევაზე.რაც უფრო მცირეა საცნობარო შეცდომა, მით უფრო მაღალია ინსტრუმენტის საერთო სიზუსტე.თუმცა, თქვენ ასევე შეგიძლიათ გააუმჯობესოთ გაზომვის სიზუსტე უბრალოდ თქვენი გამოყენებისთვის სწორი დიაპაზონის არჩევით.

გაზომვის ზომის განსაზღვრის ოქროს წესია ისეთი ინსტრუმენტის შერჩევა, რომლის ტიპიური ოპერაციული მნიშვნელობები მისი სრული მასშტაბის დიაპაზონის ზედა ნახევარში (იდეალურ შემთხვევაში, ზედა ორ მესამედში) ჯდება. მოდით, მოვიყვანოთ მაგალითი:

წარმოიდგინეთ, რომ თქვენი პროცესი ჩვეულებრივ 70 ბარის წნევით მუშაობს, მაგრამ შეიძლება ჰქონდეს პიკები 90 ბარამდე. თქვენ განიხილავთორიგადამცემები, ორივე ±0.5% FS სიზუსტით:

• გადამცემი A: დიაპაზონი 0-500 ბარი

• გადამცემი B: დიაპაზონი 0-100 ბარი

მოდით გამოვთვალოთ პოტენციური შეცდომა თქვენი ნორმალური სამუშაო წერტილისთვის, რომელიც 70 ბარია:

გადამცემი A (0-500 ბარი):

• მაქსიმალური აბსოლუტური შეცდომა = 0.5% × 500 ბარი = ±2.5 ბარი.

• 70 ბარზე თქვენი მაჩვენებელი შესაძლოა 2.5 ბარით გადახრილი იყოს. თქვენი ნამდვილი ფარდობითი შეცდომაა (2.5 / 70) × 100% ≈ ±3.57%. ეს მნიშვნელოვანი შეცდომაა!

გადამცემი B (0-100 ბარი):

• მაქსიმალური აბსოლუტური შეცდომა = 0.5% × 100 ბარი = ±0.5 ბარი.

• 70 ბარზე თქვენი ჩვენება შეიძლება მხოლოდ 0.5 ბარით გადახრილი იყოს. თქვენი ნამდვილი ფარდობითი შეცდომაა (0.5 / 70) × 100% ≈ ±0.71%.

თქვენი გამოყენებისთვის შესაბამისად „შეკუმშული“ დიაპაზონის მქონე ინსტრუმენტის არჩევით, თქვენ ხუთჯერ გააუმჯობესეთ თქვენი რეალურ სამყაროში გაზომვის სიზუსტე, მიუხედავად იმისა, რომ ორივე ინსტრუმენტს მონაცემთა ფურცლებში ერთნაირი „%FS“ სიზუსტის რეიტინგი ჰქონდა მითითებული.

სიზუსტე vs. სიზუსტე: კრიტიკული განსხვავება

გაზომვის სრულად ათვისებისთვის აუცილებელია კიდევ ერთი კონცეფცია: სიზუსტესა და სიზუსტეს შორის განსხვავება. ადამიანები ხშირად ამ ტერმინებს ერთმანეთის მაგივრად იყენებენ, მაგრამ მეცნიერებასა და ინჟინერიაში ისინი სრულიად განსხვავებულ რამეს გულისხმობენ.

სიზუსტეisროგორგაზომვა ახლოს არის ნამდვილ მნიშვნელობასთანეს ეხება აბსოლუტურ და ფარდობით შეცდომას. საშუალოდ, ზუსტი ინსტრუმენტი სწორ მაჩვენებელს იძლევა.

სიზუსტეisროგორერთი და იგივე ნივთის მრავალი გაზომვა ერთმანეთთან ახლოსააეს ეხება გაზომვის განმეორებადობას ან თანმიმდევრულობას. ზუსტი ინსტრუმენტი ყოველ ჯერზე თითქმის ერთსა და იმავე მაჩვენებელს იძლევა, მაგრამ ეს მაჩვენებელი სულაც არ არის სწორი.

აქ მოცემულია სამიზნე ანალოგია:

• ზუსტი და ზუსტი: თქვენი ყველა კადრი მჭიდროდ არის დაჯგუფებული სამიზნე ცენტრის ცენტრში. ეს იდეალურია.

• ზუსტი, მაგრამ არაზუსტი: თქვენი ყველა გასროლა მჭიდროდ არის დაჯგუფებული, მაგრამ ისინი სამიზნის ზედა მარცხენა კუთხეშია, მოშორებით სამიზნედან. ეს მიუთითებს სისტემურ შეცდომაზე, როგორიცაა შაშხანის არასწორად განლაგებული სამიზნე ან ცუდად დაკალიბრებული სენსორი. ინსტრუმენტი განმეორებადია, მაგრამ მუდმივად არასწორია.

• ზუსტი, მაგრამ არაზუსტი: თქვენი დარტყმები მიმოფანტულია მთელ სამიზნის გარშემო, მაგრამ მათი საშუალო პოზიცია სამიზნე ცენტრია. ეს მიუთითებს შემთხვევით შეცდომაზე, სადაც თითოეული გაზომვა არაპროგნოზირებად მერყეობს.

• არც ზუსტი და არც ზუსტი: დარტყმები შემთხვევით არის მიმოფანტული მთელ სამიზნეზე, არათანმიმდევრულობის გარეშე.

0.5%-იანი FS სპეციფიკაციის მქონე ინსტრუმენტი აცხადებს თავის სიზუსტეს, მაშინ როდესაც სიზუსტე (ან განმეორებადობა) ხშირად მითითებულია მონაცემთა ცხრილში ცალკე პუნქტად და, როგორც წესი, მისი სიზუსტეზე უფრო მცირე (უკეთესი) რიცხვია.

დასკვნა

შეცდომის ნიუანსების გააზრება არის ის, რაც კარგ ინჟინერს შესანიშნავისგან განასხვავებს.

შეჯამებისთვის, გაზომვის შეცდომის დაუფლება მოითხოვს ძირითადი კონცეფციებიდან პრაქტიკულ გამოყენებაზე გადასვლას. აბსოლუტური შეცდომა იძლევა ნედლ გადახრას, ფარდობითი შეცდომა მას მიმდინარე გაზომვის კონტექსტში ათავსებს, ხოლო საცნობარო შეცდომა (%FS) გვთავაზობს ინსტრუმენტის მაქსიმალური შეცდომის სტანდარტიზებულ გარანტიას მის მთელ დიაპაზონში. მთავარი დასკვნა ის არის, რომ ინსტრუმენტის მითითებული სიზუსტე და მისი რეალურ სამყაროში მუშაობა ერთი და იგივე არ არის.

მასშტაბის მასშტაბით ფარდობით სიზუსტეზე ფიქსირებული %FS შეცდომის გავლენის გაგებით, ინჟინრებსა და ტექნიკოსებს შეუძლიათ ინფორმირებული გადაწყვეტილებების მიღება. გამოყენებისთვის შესაბამისი დიაპაზონის მქონე ინსტრუმენტის შერჩევა ისეთივე მნიშვნელოვანია, როგორც მისი სიზუსტის რეიტინგი, რაც უზრუნველყოფს, რომ შეგროვებული მონაცემები რეალობის სანდო ასახვა იყოს.

შემდეგ ჯერზე, როდესაც მონაცემთა ცხრილს გადახედავთ და სიზუსტის რეიტინგს ნახავთ, ზუსტად გეცოდინებათ, რას ნიშნავს ეს. შეგიძლიათ გამოთვალოთ მაქსიმალური პოტენციური შეცდომა, გაიგოთ, თუ როგორ იმოქმედებს ეს შეცდომა თქვენს პროცესზე სხვადასხვა საოპერაციო ეტაპზე და მიიღოთ ინფორმირებული გადაწყვეტილება, რომელიც უზრუნველყოფს, რომ თქვენს მიერ შეგროვებული მონაცემები არ იყოს მხოლოდ ეკრანზე გამოსახული ციფრები, არამედ რეალობის სანდო ასახვა.

დაუკავშირდით ჩვენს გაზომვის ექსპერტებს