Случайни vs. Определения и примери за систематични грешки

Колкото и да сте внимателни, винаги има грешка в a измерване. Грешката не е „грешка“ - това е част от процеса на измерване. В науката се нарича грешка в измерването експериментална грешка или наблюдателна грешка.

Има два широки класа на наблюдателни грешки: случайна грешка и систематична грешка. Случайната грешка варира непредвидимо от едно измерване до друго, докато систематичната грешка има една и съща стойност или пропорция за всяко измерване.

Ключови заведения

Ако направите няколко измервания, стойностите се групират около истинската стойност. По този начин, случайната грешка засяга преди всичко

Основните причини за случайна грешка са ограниченията на инструментите, факторите на околната среда и леките колебания в процедурата. Например:

• Когато претегляте себе си в скала, всеки път се позиционирате малко по-различно.
• Когато приемате a обемно четене в колба можете да четете стойността от различен ъгъл всеки път.
• Измерване на маса на пробата върху аналитичен баланс може да доведе до различни стойности, тъй като въздушните потоци влияят на баланса или когато водата навлиза и напуска пробата.
• Измерването на височината ви се влияе от незначителни промени в стойката.
• Измерването на скоростта на вятъра зависи от височината и времето, на което се прави измерване. Трябва да се вземат и осреднят няколко показания, защото поривите и промените в посоката влияят на стойността.
• Показанията трябва да бъдат изчислени, когато попадат между маркировки в скала или когато дебелината на измервателната маркировка се вземе предвид.

Защото случайната грешка винаги се появява и не може да се предвиди, важно е да вземете няколко точки от данни и да ги осредните, за да получите представа за размера на вариацията и да оцените истинската стойност.

Систематичната грешка е предвидима и постоянна или пропорционална на измерването. Систематичните грешки влияят предимно на измерването точност.

Типичните причини за системна грешка включват наблюдателна грешка, несъвършено калибриране на инструмента и намеса в околната среда. Например:

• Забравянето на тара или нула баланс произвежда масови измервания, които винаги са "изключени" със същото количество. Грешка, причинена от непоставянето на инструмент на нула преди неговото използване, се нарича an грешка при компенсиране.
• Непрочитането на менискуса на нивото на очите за измерване на силата на звука винаги ще доведе до неточно отчитане. Стойността ще бъде постоянно ниска или висока, в зависимост от това дали показанието е взето отгоре или под маркировката.
• Измервателната дължина с метална линийка ще даде различен резултат при студена температура, отколкото при гореща температура, поради термично разширение на материала.
• Неправилно калибрираният термометър може да даде точни показания в определен температурен диапазон, но да стане неточен при по-високи или по-ниски температури.
• Измереното разстояние е различно, като се използва нова лента за измерване на плат в сравнение с по-стара, опъната. Извикват се пропорционални грешки от този тип грешки с фактор на мащаба.
• Дрейф възниква, когато последователните показания с течение на времето стават постоянно по-ниски или по-високи. Електронното оборудване е склонно да се различава. Много други инструменти са засегнати от (обикновено положителен) дрейф, тъй като устройството се затопля.

След като се установи причината, системната грешка може да бъде намалена до степен. Систематичната грешка може да бъде сведена до минимум чрез рутинно калибриране на оборудването, използване на контроли при експерименти, загряване на инструментите преди отчитане на показанията и сравняване на стойности спрямо стандарти.

Докато случайните грешки могат да бъдат сведени до минимум чрез увеличаване на размера на извадката и усредняване на данните, по-трудно е да се компенсира системната грешка. Най-добрият начин да се избегне системната грешка е да се запознаете с ограниченията на инструментите и да се опитате с правилната им употреба.

• Двата основни типа грешка в измерването са случайна грешка и систематична грешка.
• Случайната грешка причинява едно измерване да се различава леко от следващото. Произхожда от непредсказуеми промени по време на експеримент.
• Систематичната грешка винаги засяга измерванията в една и съща сума или в една и съща пропорция, при условие че четенето се прави по един и същ начин всеки път. Предвидимо е.
• Случайни грешки не могат да бъдат елиминирани от експеримент, но повечето систематични грешки могат да бъдат намалени.

• Bland, Дж. Мартин и Дъглас Г. Алтман (1996). „Статистически бележки: Грешка при измерване.“ BMJ 313.7059: 744.
• Cochran, W. Г. (1968). „Грешки в измерването в статистиката“. Technometrics. Тейлър и Франсис, ООД от името на Американската статистическа асоциация и Американското общество за качество. 10: 637–666. DOI:10.2307/1267450
• Dodge, Y. (2003). Оксфордският речник на статистическите термини. ОУП. ISBN 0-19-920613-9.
• Тейлър, Дж. Р. (1999). Въведение в анализа на грешките: Проучване на несигурността при физическите измервания. Университетски научни книги. стр. 94. ISBN 0-935702-75-X.