Какво означава "точност" и "несигурност" в измерванията
Измерването е сравнение на неизвестна стойност на величина със стандартна единица на същата величина и изразяване на резултата като част или кратно на тази единица. Това сравнение, направено с измервателен уред, никога не е перфектно. Един инструмент е точен до известна степен и неговата точност е сигурна само в граници, които се определят количествено като несигурност. Това може да се илюстрира със следния пример: единицата за маса, килограмът, е дефинирана от своя международен стандарт, метален цилиндър, притежаван от Международното бюро за измервания и измервания (BIPM). Копия от този стандарт се използват като национални стандарти за килограм.
Копията не са идеални и теглото им е малко по-различно от международния стандарт. Да приемем, че масата на копието X е 1 kg + 0,01 mg, така че точността на копието е 0,01 mg. Но тази информация не е пълна, тъй като разликата между масовите стойности на стандарта и неговото копие се определя от измервателния уред (везна), а процесът на измерване също е несъвършен. Винаги има някои случайни разлики (например малки отклонения в условията на околната среда) и някои несъвършенства на измервателните инструменти.
Повтарящите се измервания при очевидно идентични условия ще покажат (малко) различни резултати. Вместо 1 kg + 0,01 mg, кантарът може да показва 1 kg + 0,009 mg или 1 kg + 0,011 mg или други стойности. Несигурността на измерването може да бъде оценена с помощта на статистическите методи, дадени в Ръководството за изразяване на несигурност в измерването (GUM). Пълният резултат от масата на копие X показва: m = 1.000 000 01 kg ± 0.002 mg. Стойността на несигурност от ± 0,002 mg показва, че измерванията,направени при привидно идентични условия ще дадат резултат в диапазона от 1 000 000 01 kg - 0,002 mg до 1 000 000 01 kg + 0,002 mg с определена вероятност (обикновено 95%). Предполага се, че 95 от 100 измервания ще бъдат в този интервал.
Оценката на несигурността на измерването е от нарастващо значение, тъй като позволява на тези, които използват резултатите от измерването, да оценят надеждността на тези резултати. Без такава оценка резултатите от измерванията не могат да се сравняват нито един с друг, нито с референтните, дадени в спецификации или стандарти. Да предположим, че масата на копие на X е определена с помощта на други скали на друго място и резултатът е m(X) = 1 000 000 kg. Това точно 1 кг ли означава? Може би чувствителността на тези скали не е толкова висока, колкото чувствителността на другите? Каква е разликата между тези два резултата? На тези въпроси не може да се отговори, тъй като няма информация за несигурност.
За да се получат сравними резултати от оценките на несигурността на измерването, експерти от седем международни организации, занимаващи се с метрология или стандартизация, са разработили „Ръководство за изразяване на несигурност в измерването“ (GUM). Ръководството излага основните правила за оценяване и изразяване на несигурността в измерване, която може да бъде постигната при различни нива на точност и в различни области на приложение, от склад до основни изследвания. Някои от основните идеи зад концепцията са дадени по-долу. Въпреки това, както се посочва в Ръководството: „Оценяването на несигурността не е нито рутинна, нито чисто математическа задача, то зависи от подробното познаване на природата на количеството (което трябва да се измери) и самото измерване.“
Важно е да знаете точността на измервателните уреди, за данаправи правилния избор. Точността на измервателния уред - т.е. способността му да дава мярка, близка до "истинската" стойност, представена от стандарта - често се изразява като процент от границите на измерване. Тази стойност се използва за характеризиране на класа на точност на инструмента. Волтметър от клас 1 означава, че грешката в отчитането на инструмента не трябва да бъде по-голяма от 1% от измервания обхват. Ако измереният диапазон е от 0 до 100 V, тогава може да се очаква грешка от 1 V за всеки инструмент в този диапазон на измерване. Измерванията в долния диапазон на измерване ще доведат до по-висока относителна неточност, например точността на измерване от 5 V е 20%. Това повдига въпроса дали точност от 1 V за измерване на 5 V е достатъчна, за да се приложи в желания случай.
Ако не, тогава трябва да използвате различен измервателен инструмент или различен диапазон на измерване за същия инструмент. Да приемем, че можете да зададете интервала на измерване от 0 до 10 V. Точността в този интервал ще бъде 0,1 V. Тогава показанията на инструмента при 5 V ще бъдат с точност до 0,1 V или 2% от 5 V.