Majstrado de Mezurado: Via Finfina Gvidilo al Absoluta, Relativa kaj Plena Skala (%FS) Eraro

Ĉu vi iam rigardis la speciffolion porapremodissendilo,afluometro, aŭatemperatursensilokajvidis linion kiel "Precizeco: ±0.5% FS"? Ĝi estas ofta specifo, sed kion ĝi vere signifas por la datumoj, kiujn vi kolektas? Ĉu ĝi signifas, ke ĉiu legado estas ene de 0.5% de la vera valoro? Kiel vidite, la respondo estas iom pli kompleksa, kaj kompreni ĉi tiun kompleksecon estas decida por iu ajn implikita en inĝenierado, fabrikado kaj scienca mezurado.

Eraro estas neevitebla parto de la fizika mondo. Neniu instrumento estas perfekta. La ŝlosilo estas kompreni la naturon de la eraro, kvantigi ĝin, kaj certigi, ke ĝi estas ene de akcepteblaj limoj por via specifa apliko. Ĉi tiu gvidilo senmistikigos la kernajn konceptojn.ofmezuradoeraroĜi komenciĝas per la fundamentaj difinoj kaj poste etendiĝas al praktikaj ekzemploj kaj decidaj rilataj temoj, transformante vin de iu, kiu nur legas la specifojn, al iu, kiu vere komprenas ilin.

 

Kio estas mezureraro?

En ĝia koro,mezureraro estas la diferenco inter mezurata kvanto kaj ĝia vera, efektiva valoroPensu pri ĝi kiel la breĉo inter la mondo, kia via instrumento vidas ĝin, kaj la mondo, kia ĝi efektive estas.

Eraro = Mezurata Valoro – Vera Valoro.

La "Vera Valoro" estas teoria koncepto. En praktiko, la absoluta vera valoro neniam povas esti konata kun perfekta certeco. Anstataŭe, oni uzas konvencian veran valoron. Ĉi tiu estas valoro provizita de mezurnormo aŭ referenca instrumento, kiu estas signife pli preciza (tipe 4 ĝis 10 fojojn pli preciza) ol la aparato testata. Ekzemple, dum kalibrado deporteblapremomezurilo, la "konvencia vera valoro" estus fontata de altpreciza,laboratori-nivelapremokalibrilo.

Kompreni ĉi tiun simplan ekvacion estas la unua paŝo, sed ĝi ne rakontas la tutan historion. Eraro de 1 milimetro estas sensignifa kiam oni mezuras la longon de 100-metra tubo, sed ĝi estas katastrofa fiasko kiam oni maŝinprilaboras piŝton por motoro. Por akiri la plenan bildon, ni bezonas esprimi ĉi tiun eraron laŭ pli senchavaj manieroj. Jen kie absolutaj, relativaj kaj referencaj eraroj ekvalidas.

Kolekto de Tri Oftaj Mezuraj Eraroj

Ni analizu la tri ĉefajn manierojn kvantigi kaj komuniki mezurerarojn.

1. Absoluta Eraro: La Kruda Devio

Absoluta eraro estas la plej simpla kaj plej rekta formo de eraro. Kiel difinite en la fonta dokumento, ĝi estas la rekta diferenco inter la mezuro kaj la vera valoro, esprimita en la unuoj de la mezuro mem.

Formulo:

Ekzemplo:

Vi mezuras la fluon en tubo perveraflukvantoof50 m³/h, kajviafluomezurilolegas50,5 m³/h, do la absoluta eraro estas 50,5 – 50 = +0,5 m³/h.

Nun, imagu, ke vi mezuras malsaman procezon kun vera fluo de 500 m³/h, kaj via fluomezurilo montras 500,5 m³/h. La absoluta eraro estas ankoraŭ +0,5 m³/h.

Kiam ĝi utilas? Absoluta eraro estas esenca dum kalibrado kaj testado. Kalibrada atestilo ofte listigos la absolutajn deviojn ĉe diversaj testpunktoj. Tamen, kiel montras la ekzemplo, al ĝi mankas kunteksto. Absoluta eraro de +0.5 m³/h ŝajnas multe pli signifa por la pli malgranda flukvanto ol por la pli granda. Por kompreni tiun signifon, ni bezonas relativan eraron.

2. Relativa Eraro: La Eraro en Kunteksto

Relativa eraro provizas la kuntekston, kiun absoluta eraro ne havas. Ĝi esprimas la eraron kiel frakcion aŭ procenton de la efektiva valoro mezurata. Tio montras kiom granda estas la eraro rilate al la grandeco de la mezurado.

Formulo:

Ekzemplo:

Ni reekzamenu nian ekzemplon:

Por la fluo de 50 m³/h: Relativa Eraro = (0,5 m³/h / 50 m³/h) × 100% = 1%

Por la fluo de 500 m³/h: Relativa Eraro = (0,5 m³/h / 500 m³/h) × 100% = 0,1%

Subite, la diferenco estas multe pli klara. Kvankam la absoluta eraro estis identa en ambaŭ scenaroj, la relativa eraro montras, ke la mezurado estis dek fojojn malpli preciza por la pli malalta flukvanto.

Kial ĉi tio gravas? Relativa eraro estas multe pli bona indikilo pri la funkciado de instrumento ĉe specifa funkcia punkto. Ĝi helpas respondi la demandon "Kiom bona estas ĉi tiu mezurado nun?" Tamen, instrumento-fabrikistoj ne povas listigi relativan eraron por ĉiu ebla valoro, kiun vi eble mezurus. Ili bezonas unuopan, fidindan metrikon por garantii la funkciadon de sia aparato tra ĝia tuta funkcia kapablo. Tio estas la tasko de referenca eraro.

3. Referenca Eraro (%FS): La Industria Normo

Jen la specifo, kiun vi plej ofte vidas sur datenfolioj: precizeco esprimita kiel procentoofPlenaSkalo (%FS), ankaŭ konata kiel referenca eraro aŭ ampleksa eraro. Anstataŭ kompari la absolutan eraron kun la nuna mezurita valoro, ĝi komparas ĝin kun la tuta amplekso (aŭ intervalo) de la instrumento.

Formulo:

La Mezurintervalo (aŭ Spano) estas la diferenco inter la maksimumaj kaj minimumaj valoroj, kiujn la instrumento estas desegnita por mezuri.

La Decida Ekzemplo: Kompreni %FS

Ni imagu, ke vi aĉetasapremo-transmisilokunla jenaj specifoj:

• Gamo: 0 ĝis 200 baroj

• Precizeco: ±0.5% FS

Paŝo 1: Kalkulu la Maksimuman Permeseblan Absolutan Eraron.

Unue, ni trovas la absolutan eraron, al kiu ĉi tiu procento respondas: maksimuma absoluta eraro = 0,5% × (200 baroj – 0 baroj) = 0,005 × 200 baroj = ±1 baro.

Jen la plej grava kalkulo, kiu diras al ni, ke sendepende de la premo, kiun ni mezuras, la valoro de ĉi tiu instrumento estas garantiite ene de ±1 baro de la vera valoro.

Paŝo 2: Vidu Kiel Ĉi Tio Afektas Relativan Precizecon.

Nun, ni vidu kion ĉi tiu eraro de ±1 baro signifas ĉe malsamaj punktoj en la intervalo:

• Mezurante premon de 100 baroj (50% de la intervalo): La legado povus esti ie ajn de 99 ĝis 101 baroj. La relativa eraro je ĉi tiu punkto estas (1 baro / 100 baroj) × 100% = ±1%.

• Mezurante premon de 20 baroj (10% de la intervalo): La legado povus esti ie ajn de 19 ĝis 21 baroj. La relativa eraro je ĉi tiu punkto estas (1 baro / 20 baroj) × 100% = ±5%.

• Mezurante premon de 200 baroj (100% de la intervalo): La legado povus esti ie ajn de 199 ĝis 201 baroj. La relativa eraro je ĉi tiu punkto estas (1 baro / 200 baroj) × 100% = ±0,5%.

Tio rivelas kritikan principon de instrumentado, ke la relativa precizeco de instrumento estas plej bona ĉe la supro de ĝia intervalo kaj plej malbona ĉe la fundo.

Praktika Konkludo: Kiel Elekti la Ĝustan Instrumenton?

La rilato inter %FS kaj relativa eraro havas profundan efikon sur la elekto de instrumento.Ju pli malgranda la referenca eraro, des pli alta la ĝenerala precizeco de la instrumentoTamen, vi ankaŭ povas plibonigi vian mezurprecizecon simple elektante la ĝustan intervalon por via apliko.

La ora regulo pri mezurdimensio estas elekti instrumenton, kies tipaj funkciaj valoroj falas en la supra duono (ideale, la supraj du trionoj) de ĝia plena skala intervalo. Ni rigardu ekzemplon:

Imagu, ke via procezo normale funkcias je premo de 70 baroj, sed povas havi pintojn ĝis 90 baroj. Vi konsiderasdudissendiloj, ambaŭ kun precizeco de ±0,5% FS:

• Sensendilo A: Amplekso 0-500 baroj

• Sensendilo B: Amplekso 0-100 baroj

Ni kalkulu la eblan eraron por via normala funkcianta punkto de 70 baroj:

Sensendilo A (0-500 baroj):

• Maks. absoluta eraro = 0,5% × 500 baroj = ±2,5 baroj.

• Je 70 baroj, via mezurado povus esti 2,5 barojn malĝusta. Via vera relativa eraro estas (2,5 / 70) × 100% ≈ ±3,57%. Ĉi tio estas signifa eraro!

Sensendilo B (0-100 baroj):

• Maks. absoluta eraro = 0,5% × 100 baroj = ±0,5 baroj.

• Je 70 baroj, via mezurado povus esti nur 0,5 baroj malĝusta. Via vera relativa eraro estas (0,5 / 70) × 100% ≈ ±0,71%.

Elektante la instrumenton kun la konvene "kunpremita" intervalo por via apliko, vi plibonigis vian realmondan mezurprecizecon je faktoro de kvin, eĉ kvankam ambaŭ instrumentoj havis la saman precizecrangigon "%FS" sur siaj datenfolioj.

Precizeco kontraŭ Precizeco: Kritika Distingo

Por plene majstri mezuradon, unu plia koncepto estas esenca: la diferenco inter precizeco kaj precizeco. Homoj ofte uzas ĉi tiujn terminojn interŝanĝeble, sed en scienco kaj inĝenierarto, ili signifas tre malsamajn aferojn.

Precizecoiskielproksima mezuro estas al la vera valoroĜi rilatas al absoluta kaj relativa eraro. Preciza instrumento, averaĝe, donas la ĝustan mezuron.

Precizecoiskielproksimaj pluraj mezuroj de la sama aĵo estas unu al la aliaĜi rilatas al la ripeteblo aŭ konsistenco de mezurado. Preciza instrumento donas al vi preskaŭ la saman valoron ĉiufoje, sed tiu valoro ne nepre estas la ĝusta.

Jen la cela analogeco:

• Preciza kaj Preciza: Ĉiuj viaj pafoj estas dense grupigitaj en la centro de la celcentro. Jen la idealo.

• Preciza sed Malpreciza: Ĉiuj viaj pafoj estas dense grupigitaj kune, sed ili estas en la supra maldekstra angulo de la celo, malproksime de la celcentro. Tio indikas sisteman eraron, kiel ekzemple misaliniigita cellorno sur fusilo aŭ malbone kalibrita sensilo. La instrumento estas ripetebla sed konstante malĝusta.

• Preciza sed Malpreciza: Viaj pafoj estas disĵetitaj tra la tuta celo, sed ilia averaĝa pozicio estas la centro de la celcentro. Tio indikas hazardan eraron, kie ĉiu mezuro fluktuas neantaŭvideble.

• Nek Preciza nek Preciza: La pafoj estas hazarde disĵetitaj tra la tuta celo, sen konsistenco.

Instrumento kun specifo de 0.5% FS asertas sian precizecon, dum la precizeco (aŭ ripeteblo) ofte estas listigita kiel aparta linio en la datenfolio kaj kutime estas pli malgranda (pli bona) nombro ol ĝia precizeco.

Konkludo

Kompreni la nuancojn de eraro estas tio, kio distingas bonan inĝenieron de bonega.

Resumante, majstri mezureraron postulas transiron de bazaj konceptoj al praktika apliko. Absoluta eraro provizas la krudan devion, relativa eraro metas ĝin en la kuntekston de la aktuala mezurado, kaj referenca eraro (%FS) ofertas normigitan garantion pri la maksimuma eraro de instrumento tra ĝia tuta intervalo. La ĉefa konkludo estas, ke la specifita precizeco de instrumento kaj ĝia realmonda funkciado ne estas la samaj.

Komprenante kiel fiksa eraro %FS influas relativan precizecon tra la tuta skalo, inĝenieroj kaj teknikistoj povas fari informitajn decidojn. Elekti instrumenton kun la taŭga intervalo por la apliko estas same grave kiel ĝia precizeca rangigo, certigante ke la kolektitaj datumoj estas fidinda reflekto de la realo.

La venontan fojon kiam vi revizios datenfolion kaj vidos precizecan rangigon, vi scios precize kion ĝi signifas. Vi povas kalkuli la maksimuman eblan eraron, kompreni kiel tiu eraro influos vian procezon ĉe malsamaj funkciaj punktoj, kaj fari informitan decidon kiu certigas ke la datumoj kiujn vi kolektas ne estas nur nombroj sur ekrano, sed fidinda reflekto de la realo.

Kontaktu Niajn Mezurajn Fakulojn