عشوائي مقابل تعاريف وأمثلة لأخطاء النظام

مهما كنت حذرا ، هناك دائما خطأ في قياس. الخطأ ليس "خطأ" - إنه جزء من عملية القياس. في العلم ، يسمى خطأ القياس خطأ تجريبي أو خطأ في الملاحظة.

هناك فئتان عريضتان من أخطاء المراقبة: خطأ عشوائي و خطأ منهجي. يختلف الخطأ العشوائي بشكل غير متوقع من قياس إلى آخر ، في حين أن الخطأ المنهجي له نفس القيمة أو النسبة لكل قياس.

الماخذ الرئيسية

إذا قمت بأخذ قياسات متعددة ، فإن القيم تتجمع حول القيمة الحقيقية. وبالتالي ، يؤثر الخطأ العشوائي في المقام الأول الاحكام. عادة ، يؤثر الخطأ العشوائي على آخر رقم مهم من القياس.

الأسباب الرئيسية للخطأ العشوائي هي قيود الأدوات والعوامل البيئية والاختلافات الطفيفة في الإجراء. فمثلا:

• عندما تزن نفسك على مقياس ، فإنك تضع نفسك بشكل مختلف قليلاً في كل مرة.
instagram viewer
• عند أخذ قراءة حجم في قارورة ، يمكنك قراءة القيمة من زاوية مختلفة في كل مرة.
• قياس كتلة العينة على توازن تحليلي قد ينتج قيمًا مختلفة حيث تؤثر تيارات الهواء على التوازن أو عندما يدخل الماء ويترك العينة.
• يتأثر قياس طولك بتغييرات طفيفة في الوضع.
• يعتمد قياس سرعة الرياح على الارتفاع والوقت الذي يتم فيه إجراء القياس. يجب أخذ قراءات متعددة ومتوسطها لأن العواصف والتغيرات في الاتجاه تؤثر على القيمة.
• يجب تقدير القراءات عندما تقع بين العلامات على مقياس أو عندما تؤخذ في الاعتبار سمك علامة القياس.

لأن الخطأ العشوائي يحدث دائما و لا يمكن التنبؤ به، من المهم أن تأخذ نقاط بيانات متعددة وتحسب متوسطها لفهم مقدار التباين وتقدير القيمة الحقيقية.

الخطأ المنهجي يمكن التنبؤ به وإما ثابت أو يتناسب مع القياس. تؤثر الأخطاء المنهجية بشكل أساسي على القياس صحة.

تشمل الأسباب النموذجية للخطأ المنهجي خطأ المراقبة ومعايرة الأجهزة غير الكاملة والتدخل البيئي. فمثلا:

• إن نسيان توازن أو صفر رصيد ينتج قياسات كتلة "معطلة" دائمًا بنفس المقدار. يسمى الخطأ الناتج عن عدم تعيين أداة إلى الصفر قبل استخدامه خطأ تعويض.
• عدم قراءة الغضروف الهلالي عند مستوى العين لقياس الحجم سيؤدي دائمًا إلى قراءة غير دقيقة. ستكون القيمة منخفضة أو عالية باستمرار ، اعتمادًا على ما إذا كانت القراءة مأخوذة من أعلى أو أسفل العلامة.
• سيعطي قياس الطول باستخدام المسطرة المعدنية نتيجة مختلفة عند درجة حرارة باردة عن درجة الحرارة الساخنة ، بسبب التمدد الحراري للمادة.
• قد يعطي مقياس الحرارة المعاير بشكل غير صحيح قراءات دقيقة ضمن نطاق درجة حرارة معينة ، ولكنه يصبح غير دقيق عند درجات حرارة أعلى أو أقل.
• تختلف المسافة المقاسة باستخدام شريط قياس جديد من القماش مقابل شريط أقدم وممتد. تسمى الأخطاء النسبية من هذا النوع أخطاء عامل المقياس.
• المغزى يحدث عندما تصبح القراءات المتتالية أقل أو أعلى باستمرار بمرور الوقت. تميل المعدات الإلكترونية إلى أن تكون عرضة للانجراف. تتأثر العديد من الأدوات الأخرى بالانحراف (الإيجابي عادةً) ، مع ارتفاع درجة حرارة الجهاز.

بمجرد تحديد سببها ، يمكن تقليل الخطأ المنتظم إلى حد ما. يمكن تقليل الخطأ المنهجي عن طريق المعايرة الروتينية للمعدات ، واستخدام عناصر التحكم في التجارب ، وتسخين الأدوات قبل أخذ القراءات ، ومقارنة القيم مقابل المعايير.

بينما يمكن تقليل الأخطاء العشوائية إلى الحد الأدنى عن طريق زيادة حجم العينة ومتوسط ​​البيانات ، إلا أنه من الصعب تعويض الخطأ المنهجي. أفضل طريقة لتجنب الخطأ المنهجي هي أن تكون على دراية بالقيود المفروضة على الأدوات وتجربة استخدامها الصحيح.

• النوعان الرئيسيان لخطأ القياس هما الخطأ العشوائي والخطأ المنهجي.
• يؤدي الخطأ العشوائي إلى اختلاف قياس واحد قليلاً عن القياس التالي. يأتي من تغييرات غير متوقعة خلال التجربة.
• يؤثر الخطأ المنهجي دائمًا على القياسات بنفس المقدار أو بنفس النسبة ، بشرط أخذ القراءة بنفس الطريقة في كل مرة. يمكن التنبؤ به.
• لا يمكن التخلص من الأخطاء العشوائية من التجربة ، ولكن يمكن تقليل معظم الأخطاء المنهجية.

• بلاند ، ج. مارتن ودوغلاس ج. التمان (1996). "ملاحظات إحصائية: خطأ القياس." BMJ 313.7059: 744.
• Cochran ، W. ج. (1968). "أخطاء القياس في الإحصاء". التقنيات. تايلور وفرانسيس ، المحدودة. نيابة عن جمعية الإحصاء الأمريكية والجمعية الأمريكية للجودة. 10: 637–666. دوى:10.2307/1267450
• دودج ، واي. (2003). قاموس أكسفورد للمصطلحات الإحصائية. OUP. ISBN 0-19-920613-9.
• تايلور ، ج. ر. (1999). مقدمة لتحليل الأخطاء: دراسة عدم اليقين في القياسات الفيزيائية. كتب العلوم الجامعية. ص. 94. ISBN 0-935702-75-X.