مرکز دانلود کتاب الکترونیک مواد ، مکانیک ، عمران و مهندسی شیمی

مفاهيم

كميت

خصيصه‌ي ذاتي يک پديده، جسم يا ماده که بتوان به‌طور کيفي تشخيص داد و به‌طور کمي تعيين کرد.

كميت اندازه گيري شونده (Measurand)

كميتي كه مورد اندازه‌گيري قرار مي‌گيرد، کميت اندازه‌گيري شونده ناميده مي‌شود. اندازه‌گيري شونده (Measurand)، کميتي فيزيکي يا شيمايي است که اندازه‌گيري ‌مي‌شود. معمولاً اندازه‌گيري شونده ورودي سيستم اندازه گيري است.

كميت تأثيرگذار

كميتي كه دراندازه‌گيري مستقيم، كميت اندازه‌گيري شونده نيست. اما تغييراتش بر ارتباط بين نشاندهي سيستم اندازه‌گيري و نتيجه‌ي اندازه‌گيري تاثير مي‌گذارد.

به عنوان مثال در اندازه گيري بزرگي جريان متناوب، فركانس كميت تاثيرگذار است و يا در اندازه‌گيري طول توسط کوليس، دما کميت تأثيرگذار است.

سيستم اندازه‌گيري

مجموعه‌اي از يک يا چند وسيله‌ي اندازه‌گيري و ساير وسايل، شامل هرگونه معرف ها و مواد که به منظور تعيين مقادير اندازه‌گيري شده کميت‌ها و در محدوده مشخص مورد استفاده قرار مي گيرند.

اندازه‌گيري

فرايندي كه در آن با انجام آزمايش اطلاعاتي در مورد اندازه‌ي يك كميت بدست‌ مي‌آيد. اندازه‌گيري براساس دستورالعمل و با استفاده از سيستم اندازه‌گيري كاليبره شده انجام مي‌شود.

نتيجه‌ي اندازه‌گيري

اطلاعاتي در مورد اندازه يك كميت كه از طريق آزمايش به‌دست آمده باشد. اين اطلاعات شامل مجموعه مقاديري است كه به‌طور منطقي به كميت اندازه‌گيري شونده نسبت داده مي‌شود. نتيجه‌ي اندازه‌گيري معمولاً به‌صورت يك مقدار براي كميت و يك مقدار براي عدم قطعيت اندازه‌گيري بيان مي‌شود.

تعريف خطا:

خطا، نتيجه‌ي اندازه‌گيري منهاي مقدار واقعي اندازه‌ده مي‌باشد.

يادآوري: چون مقدار واقعي را نمي‌توان تعيين کرد در عمل از مقدار واقعي قراردادي استفاده مي‌شود.

مقدار واقعي: مقدار واقعي كميت اندازه‌گيري شونده را مي‌توان ميانگين بي‌نهايت مقدار اندازه‌گيري شده تعريف كرد، وقتي انحراف ميانگين ناشي از عوامل مختلف دست‌اندركار به سمت صفر ميل كند. مقدار واقعي كميت را مي‌توان توسط يكي سيستم اندازه‌گيري ايده‌آل و كامل به‌دست آورد.

خطاي تصادفي

خطاي تصادفي اندازه‌گيري از تغييرات غيرقابل پيش‌بيني يک يا بيشتر از يک کميت تأثير گذار ناشي مي‌شود. اثرات اين تغييرات، اثرات تصادفي ناميده مي‌شوند.

براي مثال، در تعيين طول يک ميله يا بلوک سنجه، تغييرات دماي محيط موجب افزايش مقدار اندازه‌گيري شده مي‌شود. اين خطا از يک اثر تصادفي ناشي مي‌شود؛ يعني تغيير غير قابل پيش‌بيني دماي محيط، امکان جبران خطاهاي تصادفي وجود ندارد.

خطاي تصادفي:

خطاي تصادفي عبارتست از نتيجه اندازه‌گيري منهاي ميانگين نتايجي که از انجام تعداد نامحدودي اندازه‌گيري يک اندازه‌ده در شرايط تکرارپذير بدست مي‌آيد.

يادآوري: از آنجا‌که تعداد اندازه‌گيري‌هايي که مي‌توان انجام داد محدود است خطاي تصادفي را فقط با تخمين مي‌توان تعيين کرد.

خطاي تصادفي را نمي‌توان از بين برد، فقط مي‌توان آن را کاهش داد.

خطاي سيستماتيک

خطايي که تقريباً از يک اثر ثابت ناشي شود، خطاي سيستماتيک ناميده مي‌شود.

به‌عنوان مثالاگر صفر يک وسيله اندازه‌گيري با يک مقدار ثابت تغيير کند، اين مسئله باعث افزايش خطاي سيستماتيک مي‌شود.

خطاي سيستماتيک:

خطاي سيستماتيک ميانگين نتايج حاصل از انجام تعداد نامحدودي اندازه‌گيري يک اندازه‌ده در شرايط تکرارپذير، منهاي مقدار واقعي آن اندازه‌ده مي‌باشد.

خطاي سيستماتيک را مي‌توان کمي نمود و اگر اندازه‌ي آن در مقايسه با صحت مورد نياز چشمگير باشد، مي‌توان براي آن ضريب تصحيح در نظر گرفت.

مي‌توان نتيجه گرفت خطاي سيستماتيک برابر است با خطا منهاي خطاي تصادفي

ضريب تصحيح:

عددي كه براي جبران خطاي سيستماتيك در نتيجه تصحيح نشده‌ي يك اندازه‌گيري ضرب مي‌شود.

درستی اندازه گيری (Accuracy):

نزديكي بين مقدار كميت بدست آمده از اندازه‌گيري و مقدار واقعي كميت اندازه‌گيري شونده را درستي (Accuracy)اندازه‌گيري مي‌گويند.

صحت اندازه گيری (Treuness) :

نزديكي بينمقدار ميانگين تعداد نامحدودي از مقادير كميتي كه تحت شرايط مشخص اندازه‌گيري بدست آمده و مقدار واقعي كميت اندازه‌گيري شونده را صحت اندازه‌گيري (Trueness)مي‌گويند.

دقت اندازه گيری (Precision):

نزديكي، بين مقادير بدست آمده از اندازه‌گيري‌هاي مكرر يك كميت،تحت شرايط مشخص، دقت اندازه‌گيري ناميده مي‌شود. اندازه‌ي دقت معمولاً با استفاده از انحراف از ميانگين محاسبه مي‌شود.

انحراف استاندارد (s):

کميت s که با فرمول زير پراکندگي نتايج حاصل از n بار اندازه‌گيري يک اندازه‌ده را مشخص مي‌کند.

دقت اندازه‌گيري تحت شرايط تكرارپذيري، تكرارپذيري اندازه‌گيري ناميده مي‌شود. اگر اندازه‌گيري تحت شرايط تکرارپذيري انجام شود و مقادير بدست‌ آمده براي يک کميت معين داراي نزديکي قراردادي مشخصي باشند، آن اندازه‌گيري تکرار پذير است.

شرايط تكرار پذيري اندازه‌گيري:

* روش‌ها و دستورالعمل‌هاي اندازه‌گيري

* آزمايش كننده

* سيستم اندازه‌گيري (دستگاه‌هاي اندازه‌گيري)

* شرايط عملياتي (انجام آزمايش در فواصل زماني كوتاه)

* محل انجام آزمايش (تثبيت شرايط محيطي)

تجديد پذيري، دقت تحت شرايط تجديدپذيري است.

انجام اندازه‌گيري تحت شرايطي كه در آن مجموعه‌اي از عوامل شامل محل اندازه‌گيري، آزمايش‌كننده، استاندارد مرجع، شرايط‌محيطي، زمان وسيستم اندازه‌گيريتغيير مي‌کند. با تغيير سيستم اندازه‌گيري ممکن است دستورالعمل اندازه‌گيري نيز تغيير کند.

عدم قطعيت اندازه‌گيري

عدم قطعيت به‌معناي نداشتن قطعيت است يا شرايطي است که به دليل دانش ناکافي، امکان اظهار‌نظر قطعي در مورد شرايط موجود يا آينده وجود نداشته است.

عدم قطعيت ممکن است نتيجه عدم دانش در مورد وقايعي باشد که با مطالعات بيشتر مي‌توان دانش کافي در مورد آن وقايع را کسب نمود. به عنوان مثال در طراحي يک موشک، شما در مورد اينکه آيا اين موشک کار مي‌کند يا نه مطمئن نيستيد، اما اين عدم قطعيت با انجام آزمايش‌ها و تحقيقات بيشتر از بين مي‌رود.

اگر چه در زمان اندازه گيري سعي مي شود که همه پارامترهاي تأثير گذار و شرايط, تحت کنترل و مناسب باشند ولي همواره پارامترهاي وجود دارند که توسط ما قابل کنترل کامل نبوده و يا تعيين مقدار دقيق و تحقق کامل آنها ميسر نمي باشد. به همين علت انحرافاتي در قرائتهاي متوالي از يک اندازه ده در شرايط تکرار پذير بوجود خواهد آمد. هر چقدر ميزان انحرافها کمتر باشد نشاندهنده تسلط بهتر بر پارامترهاي تأثير گدار بوده و نشاندهنده کيفيت بالاتر سيستم اندازه گيري مي باشد.

به عنوان مثال اگر شما در مورد وضعيت هواي فردا مطمئن نباشيد (باران مي‌ايد يا نه)، در اين حالت عدم قطعيت وجود دارد. وقتي شما در مورد وضعيت هواي فردا به‌صورت احتمالي صحبت مي‌کنيد، عدم قطعيت خود را کمي کرده‌ايد. فرض کنيد پيش‌بيني شما در مورد وضعيت هواي فردا اينگونه باشد: ” به احتمال 90٪ هوا آفتابي است“ . اگر شما براي فردا برنامه مهمي داشته باشيد، در اين حالت 10٪ احتمال دارد که باران ببارد و برنامه شما انجام نشود. اگر اين برنامه، برنامه کاري باشد و به دليل بارش باران، 10 ميليون تومان از دست بدهيد، در اين صورت عدم قطعيت خود را اينگونه کمي مي‌کنيد:

” 10٪ احتمال از دست دادن 10 ميليون تومان وجود دارد“ حتي مي‌توان اين پيش‌بيني را به‌صورت واقعي‌تر و از طريق کمي کردن عدم قطعيت در مورد باران کم و باران شديد، هزينه تأخير و يا هزينه لغو برنامه و ... بيان کرد.

پارامتري مربوط به نتيجه اندازه‌گيري که پراکندگي مقاديري را مشخص مي‌کند که مي‌توان به‌طور منطقي به اندازه‌ده نسبت داد.

عدم قطعيت اندازه‌گيري تشريح اين واقعيت است که براي يک اندازه‌ده و نتيجه يک اندازه‌گيري يک مقدار واحد وجود ندارد، بلکه تعداد نامحدودي مقادير وجود دارد که در اطراف نتيجه به‌دست آمده گسترده شده‌اند.

وجود کميت‌هاي تأثيرگذار بر روي نتيجه اندازه‌گيري باعث بوجود آمدن عدم قطعيت مي‌گردد.

روش های محاسبه عدم قطعیت در قسمت محصولات فایلی و به شکل پی دی اف ارایه می گردد.