Sai số và độ không chắc chắn của phép đo là những khái niệm cơ bản được nghiên cứu trong đo lường học, và cũng là một trong những khái niệm quan trọng thường được các chuyên gia đo lường sử dụng. Chúng liên quan trực tiếp đến độ tin cậy của kết quả đo cũng như độ chính xác và tính nhất quán của việc truyền tải giá trị. Tuy nhiên, nhiều người dễ nhầm lẫn hoặc sử dụng sai hai khái niệm này do sự không rõ ràng về mặt khái niệm. Bài viết này kết hợp kinh nghiệm nghiên cứu "Đánh giá và Biểu diễn Độ không chắc chắn của Phép đo" để tập trung vào sự khác biệt giữa hai khái niệm này. Điều đầu tiên cần làm rõ là sự khác biệt về mặt khái niệm giữa sai số và độ không chắc chắn của phép đo.
Độ không chắc chắn của phép đo đặc trưng cho việc đánh giá phạm vi giá trị mà giá trị thực của đại lượng đo nằm trong đó.Nó cho biết khoảng mà giá trị thực có thể nằm trong đó theo một xác suất tin cậy nhất định. Nó có thể là độ lệch chuẩn hoặc bội số của nó, hoặc một nửa độ rộng của khoảng biểu thị mức độ tin cậy. Nó không phải là một sai số thực cụ thể, mà chỉ thể hiện định lượng phần sai số không thể được hiệu chỉnh dưới dạng tham số. Nó bắt nguồn từ sự hiệu chỉnh không hoàn hảo của các hiệu ứng ngẫu nhiên và hiệu ứng hệ thống, và là một tham số phân tán được sử dụng để đặc trưng cho các giá trị đo được gán một cách hợp lý. Độ không chắc chắn được chia thành hai loại thành phần đánh giá, A và B, theo phương pháp thu được chúng. Thành phần đánh giá loại A là đánh giá độ không chắc chắn được thực hiện thông qua phân tích thống kê chuỗi quan sát, và thành phần đánh giá loại B được ước tính dựa trên kinh nghiệm hoặc thông tin khác, và giả định rằng có một thành phần không chắc chắn được biểu thị bằng một "độ lệch chuẩn" gần đúng.
Trong hầu hết các trường hợp, sai số đề cập đến sai số đo lường, và định nghĩa truyền thống của nó là sự khác biệt giữa kết quả đo và giá trị thực của đại lượng đo được.Thông thường, sai số có thể được chia thành hai loại: sai số hệ thống và sai số ngẫu nhiên. Sai số tồn tại một cách khách quan và phải có giá trị xác định, nhưng vì giá trị thực sự không được biết trong hầu hết các trường hợp, nên sai số thực sự không thể được xác định chính xác. Chúng ta chỉ tìm kiếm giá trị xấp xỉ tốt nhất của giá trị chân lý trong những điều kiện nhất định, và gọi đó là giá trị chân lý quy ước.
Thông qua việc hiểu rõ khái niệm này, ta có thể thấy rằng giữa độ không chắc chắn của phép đo và sai số phép đo chủ yếu có những điểm khác biệt sau:
1. Sự khác biệt về mục đích đánh giá:
Sai số đo lường nhằm mục đích chỉ ra sự phân tán của giá trị đo được;
Mục đích của sai số đo lường là để chỉ ra mức độ sai lệch của kết quả đo so với giá trị thực.
2. Sự khác biệt giữa các kết quả đánh giá:
Độ không chắc chắn của phép đo là một tham số không dấu được biểu thị bằng độ lệch chuẩn hoặc bội số của độ lệch chuẩn hoặc một nửa độ rộng của khoảng tin cậy. Nó được đánh giá bởi con người dựa trên các thông tin như thí nghiệm, dữ liệu và kinh nghiệm. Nó có thể được xác định định lượng bằng hai loại phương pháp đánh giá, A và B.
Sai số đo là một giá trị có dấu dương hoặc âm. Giá trị của nó là kết quả đo trừ đi giá trị thực đo được. Vì giá trị thực không xác định nên không thể thu được một cách chính xác. Khi sử dụng giá trị thực quy ước thay cho giá trị thực cần đo, chỉ có thể thu được giá trị ước lượng.
3. Sự khác biệt về các yếu tố ảnh hưởng:
Sai số đo lường được con người thu được thông qua phân tích và đánh giá, do đó nó liên quan đến sự hiểu biết của con người về đại lượng cần đo, ảnh hưởng đến số lượng và quá trình đo lường;
Sai số đo lường tồn tại một cách khách quan, không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố bên ngoài và không thay đổi theo sự hiểu biết của con người;
Do đó, khi thực hiện phân tích độ bất định, cần phải xem xét đầy đủ các yếu tố ảnh hưởng khác nhau và việc đánh giá độ bất định cần được kiểm chứng. Nếu không, do phân tích và ước lượng không đầy đủ, độ bất định ước tính có thể lớn khi kết quả đo rất gần với giá trị thực (tức là sai số nhỏ), hoặc độ bất định đưa ra có thể rất nhỏ khi sai số đo thực tế lớn.
4. Sự khác biệt về bản chất:
Nhìn chung, không cần thiết phải phân biệt các đặc tính của độ không chắc chắn đo lường và các thành phần độ không chắc chắn. Nếu cần phải phân biệt, chúng nên được diễn đạt như sau: "các thành phần độ không chắc chắn do hiệu ứng ngẫu nhiên" và "các thành phần độ không chắc chắn do hiệu ứng hệ thống";
Sai số đo lường có thể được chia thành sai số ngẫu nhiên và sai số hệ thống dựa trên các đặc tính của chúng. Theo định nghĩa, cả sai số ngẫu nhiên và sai số hệ thống đều là những khái niệm lý tưởng trong trường hợp có vô số phép đo.
5. Sự khác biệt giữa việc hiệu chỉnh kết quả đo:
Bản thân thuật ngữ "độ không chắc chắn" hàm ý một giá trị có thể ước lượng được. Nó không đề cập đến một giá trị sai số cụ thể và chính xác. Mặc dù có thể ước lượng được, nhưng không thể sử dụng nó để hiệu chỉnh giá trị. Độ không chắc chắn do hiệu chỉnh không hoàn hảo gây ra chỉ có thể được xem xét trong độ không chắc chắn của kết quả đo đã được hiệu chỉnh.
Nếu biết giá trị ước tính của sai số hệ thống, kết quả đo có thể được hiệu chỉnh để thu được kết quả đo đã hiệu chỉnh.
Sau khi hiệu chỉnh độ lớn, kết quả có thể gần hơn với giá trị thực, nhưng độ bất định của nó không những không giảm mà đôi khi còn tăng lên. Điều này chủ yếu là do chúng ta không thể biết chính xác giá trị thực là bao nhiêu, mà chỉ có thể ước lượng mức độ gần hoặc xa giá trị thực của kết quả đo.
Mặc dù sự không chắc chắn và sai số đo lường có những điểm khác biệt nêu trên, chúng vẫn có mối liên hệ chặt chẽ. Khái niệm về sự không chắc chắn là sự ứng dụng và mở rộng của lý thuyết sai số, và phân tích sai số vẫn là cơ sở lý thuyết để đánh giá sự không chắc chắn của phép đo, đặc biệt khi ước lượng các thành phần loại B, phân tích sai số là không thể tách rời. Ví dụ, đặc tính của dụng cụ đo có thể được mô tả bằng sai số cho phép tối đa, sai số chỉ thị, v.v. Giá trị giới hạn của sai số cho phép của dụng cụ đo được quy định trong các thông số kỹ thuật và quy định được gọi là "sai số cho phép tối đa" hoặc "giới hạn sai số cho phép". Đó là phạm vi cho phép của sai số chỉ thị do nhà sản xuất quy định cho một loại dụng cụ nhất định, chứ không phải là sai số thực tế của dụng cụ đó. Sai số cho phép tối đa của một dụng cụ đo có thể được tìm thấy trong sách hướng dẫn sử dụng dụng cụ, và nó được biểu thị bằng dấu cộng hoặc dấu trừ khi được biểu thị bằng giá trị số, thường được biểu thị bằng sai số tuyệt đối, sai số tương đối, sai số tham chiếu hoặc sự kết hợp của chúng. Ví dụ: ±0,1PV, ±1%, v.v. Sai số cho phép tối đa của dụng cụ đo không phải là độ không chắc chắn của phép đo, nhưng nó có thể được sử dụng làm cơ sở để đánh giá độ không chắc chắn của phép đo. Độ không chắc chắn do dụng cụ đo gây ra trong kết quả đo có thể được đánh giá theo sai số cho phép tối đa của dụng cụ theo phương pháp đánh giá loại B. Một ví dụ khác là sự khác biệt giữa giá trị chỉ thị của dụng cụ đo và giá trị thực đã được thỏa thuận của đầu vào tương ứng, đó là sai số chỉ thị của dụng cụ đo. Đối với các dụng cụ đo vật lý, giá trị chỉ thị là giá trị danh nghĩa của nó. Thông thường, giá trị được cung cấp hoặc tái tạo bởi một chuẩn đo cấp cao hơn được sử dụng làm giá trị thực đã được thỏa thuận (thường được gọi là giá trị hiệu chuẩn hoặc giá trị chuẩn). Trong công việc kiểm định, khi độ không chắc chắn mở rộng của giá trị chuẩn do chuẩn đo cung cấp bằng 1/3 đến 1/10 sai số cho phép tối đa của dụng cụ được thử nghiệm, và sai số chỉ thị của dụng cụ được thử nghiệm nằm trong phạm vi sai số cho phép tối đa đã quy định, thì có thể đánh giá là đạt yêu cầu.
Thời gian đăng bài: 10/08/2023
