Случайные против Определения и примеры систематических ошибок

Независимо от того, насколько вы осторожны, всегда есть ошибка в измерение. Ошибка не является «ошибкой» - это часть процесса измерения. В науке ошибка измерения называется экспериментальная ошибка или наблюдательная ошибка.

Существует два широких класса ошибок наблюдений: случайная ошибка и систематическая ошибка. Случайная ошибка изменяется непредсказуемо от одного измерения к другому, в то время как систематическая ошибка имеет одинаковое значение или пропорцию для каждого измерения.

Ключевые вынос

Если вы делаете несколько измерений, значения группируются вокруг истинного значения. Таким образом, случайная ошибка в первую очередь влияет

Основными причинами случайной ошибки являются ограничения инструментов, факторы окружающей среды и небольшие изменения в процедуре. Например:

• При взвешивании на весах вы каждый раз немного отличаетесь.
• Принимая чтение тома в колбе вы можете каждый раз читать значение под другим углом.
• Измерение масса образца на аналитическом весе могут давать разные значения, так как воздушные потоки влияют на весы или когда вода входит и покидает образец
• Измерение вашего роста зависит от незначительных изменений осанки.
• Измерение скорости ветра зависит от высоты и времени измерения. Многократные чтения должны быть взяты и усреднены, потому что порывы и изменения в направлении влияют на значение.
• Показания должны оцениваться, когда они находятся между отметками на шкале или когда учитывается толщина измерительной отметки.

Потому что случайная ошибка всегда происходит и не может быть предсказановажно взять несколько точек данных и усреднить их, чтобы получить представление о количестве вариаций и оценить истинное значение.

Систематическая ошибка предсказуема и либо постоянна, либо пропорциональна измерению. Систематические ошибки в первую очередь влияют на измерения точность.

Типичные причины систематической ошибки включают в себя ошибку наблюдений, несовершенную калибровку прибора и помехи окружающей среды. Например:

• Если забыть о тарировании или обнулении баланса, получаются измерения массы, которые всегда «выключаются» на одну и ту же величину. Ошибка, вызванная не установкой прибора на ноль до его использования, называется ошибка смещения.
• Не считывание мениска на уровне глаз для измерения объема всегда приводит к неточным показаниям. Значение будет постоянно низким или высоким, в зависимости от того, взяты ли показания сверху или ниже отметки.
• Измерение длины с помощью металлической линейки даст другой результат при холодной температуре, чем при высокой температуре, из-за теплового расширения материала.
• Неправильно откалиброванный термометр может дать точные показания в определенном температурном диапазоне, но стать неточным при более высоких или более низких температурах.
• Измеренное расстояние отличается при использовании новой измерительной ленты от старой натянутой ленты. Пропорциональные ошибки этого типа называются ошибки масштабного коэффициента.
• дрейф происходит, когда последовательные показания становятся последовательно ниже или выше со временем. Электронное оборудование склонно к дрейфу. Многие другие инструменты подвержены (обычно положительному) дрейфу, поскольку устройство нагревается.

Как только его причина установлена, систематическая ошибка может быть уменьшена до некоторой степени. Систематическая ошибка может быть сведена к минимуму путем регулярной калибровки оборудования, использования элементов управления в экспериментах, прогрева приборов перед снятием показаний и сравнения значений с стандарты.

Хотя случайные ошибки можно минимизировать путем увеличения размера выборки и усреднения данных, систематическую ошибку компенсировать сложнее. Лучший способ избежать систематической ошибки - это знать ограничения инструментов и иметь опыт их правильного использования.

• Двумя основными типами ошибок измерения являются случайная ошибка и систематическая ошибка.
• Случайная ошибка приводит к тому, что одно измерение немного отличается от следующего. Это происходит из-за непредсказуемых изменений во время эксперимента.
• Систематическая ошибка всегда влияет на результаты измерений в одинаковом или одинаковом соотношении, при условии, что показания выполняются каждый раз одинаково. Это предсказуемо.
• Случайные ошибки не могут быть исключены из эксперимента, но большинство систематических ошибок может быть уменьшено.

• Блэнд, Дж. Мартин и Дуглас Г. Альтман (1996). «Статистические заметки: ошибка измерения». BMJ 313.7059: 744.
• Cochran, W. ГРАММ. (1968). «Ошибки измерения в статистике». Technometrics. Тейлор и Фрэнсис, ООО от имени Американской статистической ассоциации и Американского общества качества. 10: 637–666. DOI:10.2307/1267450
• Додж, Ю. (2003). Оксфордский словарь статистических терминов. ОУП. ISBN 0-19-920613-9.
• Тейлор Дж. Р. (1999). Введение в анализ ошибок: изучение неопределенностей в физических измерениях. Университетская Наука Книги. п. 94. ISBN 0-935702-75-X.