Perbedaan antara ketidakpastian pengukuran dan kesalahan pengukuran

Ketidakpastian dan kesalahan pengukuran adalah proposisi dasar yang dipelajari dalam metrologi, dan juga salah satu konsep penting yang sering digunakan oleh penguji metrologi. Hal ini berhubungan langsung dengan keandalan hasil pengukuran serta akurasi dan konsistensi transmisi nilai. Namun, banyak orang mudah bingung atau salah menggunakan keduanya karena konsep yang kurang jelas. Artikel ini menggabungkan pengalaman mempelajari "Evaluasi dan Ekspresi Ketidakpastian Pengukuran" untuk fokus pada perbedaan antara keduanya. Hal pertama yang perlu diperjelas adalah perbedaan konseptual antara ketidakpastian dan kesalahan pengukuran.

Ketidakpastian pengukuran mencirikan evaluasi rentang nilai di mana nilai sebenarnya dari nilai yang diukur berada.Ini memberikan interval di mana nilai sebenarnya mungkin berada menurut probabilitas kepercayaan tertentu. Ini bisa berupa simpangan baku atau kelipatannya, atau setengah lebar interval yang menunjukkan tingkat kepercayaan. Ini bukan kesalahan sebenarnya yang spesifik, melainkan hanya secara kuantitatif mengekspresikan bagian dari rentang kesalahan yang tidak dapat dikoreksi dalam bentuk parameter. Ini berasal dari koreksi yang tidak sempurna dari efek kebetulan dan efek sistematis, dan merupakan parameter dispersi yang digunakan untuk mengkarakterisasi nilai terukur yang ditetapkan secara wajar. Ketidakpastian dibagi menjadi dua jenis komponen evaluasi, A dan B, sesuai dengan metode perolehannya. Komponen penilaian tipe A adalah penilaian ketidakpastian yang dilakukan melalui analisis statistik dari rangkaian pengamatan, dan komponen penilaian tipe B diperkirakan berdasarkan pengalaman atau informasi lain, dan diasumsikan bahwa ada komponen ketidakpastian yang diwakili oleh "simpangan baku" perkiraan.

Dalam kebanyakan kasus, kesalahan mengacu pada kesalahan pengukuran, dan definisi tradisionalnya adalah perbedaan antara hasil pengukuran dan nilai sebenarnya dari nilai yang diukur.Kesalahan biasanya dapat dibagi menjadi dua kategori: kesalahan sistematis dan kesalahan acak. Kesalahan ada secara objektif, dan seharusnya memiliki nilai yang pasti, tetapi karena nilai sebenarnya tidak diketahui dalam kebanyakan kasus, kesalahan sebenarnya tidak dapat diketahui secara akurat. Kita hanya mencari perkiraan terbaik dari nilai sebenarnya dalam kondisi tertentu, dan menyebutnya sebagai nilai sebenarnya konvensional.

Melalui pemahaman konsep tersebut, kita dapat melihat bahwa perbedaan utama antara ketidakpastian pengukuran dan kesalahan pengukuran adalah sebagai berikut:

1. Perbedaan tujuan penilaian:

Ketidakpastian pengukuran dimaksudkan untuk menunjukkan sebaran nilai yang diukur;

Tujuan dari kesalahan pengukuran adalah untuk menunjukkan sejauh mana hasil pengukuran menyimpang dari nilai sebenarnya.

2. Perbedaan antara hasil evaluasi:

Ketidakpastian pengukuran adalah parameter tak bertanda yang dinyatakan dengan simpangan baku atau kelipatan simpangan baku atau setengah lebar interval kepercayaan. Parameter ini dievaluasi oleh manusia berdasarkan informasi seperti eksperimen, data, dan pengalaman. Ketidakpastian dapat ditentukan secara kuantitatif dengan dua jenis metode evaluasi, A dan B.

Kesalahan pengukuran adalah nilai dengan tanda positif atau negatif. Nilainya adalah hasil pengukuran dikurangi nilai sebenarnya yang diukur. Karena nilai sebenarnya tidak diketahui, nilai tersebut tidak dapat diperoleh secara akurat. Ketika nilai sebenarnya konvensional digunakan sebagai pengganti nilai sebenarnya, hanya nilai estimasi yang dapat diperoleh.

3. Perbedaan faktor-faktor yang mempengaruhi:

Ketidakpastian pengukuran diperoleh oleh manusia melalui analisis dan evaluasi, sehingga berkaitan dengan pemahaman manusia tentang besaran yang diukur, memengaruhi kuantitas dan proses pengukuran;

Kesalahan pengukuran ada secara objektif, tidak dipengaruhi oleh faktor eksternal, dan tidak berubah seiring dengan pemahaman orang;

Oleh karena itu, ketika melakukan analisis ketidakpastian, berbagai faktor yang memengaruhi harus dipertimbangkan sepenuhnya, dan evaluasi ketidakpastian harus diverifikasi. Jika tidak, karena analisis dan estimasi yang tidak memadai, ketidakpastian yang diestimasi mungkin besar ketika hasil pengukuran sangat dekat dengan nilai sebenarnya (yaitu, kesalahannya kecil), atau ketidakpastian yang diberikan mungkin sangat kecil ketika kesalahan pengukuran sebenarnya besar.

4. Perbedaan berdasarkan sifat:

Pada umumnya tidak perlu membedakan sifat ketidakpastian pengukuran dan komponen ketidakpastian. Jika perlu dibedakan, keduanya harus dinyatakan sebagai: "komponen ketidakpastian yang disebabkan oleh efek acak" dan "komponen ketidakpastian yang disebabkan oleh efek sistem";

Kesalahan pengukuran dapat dibagi menjadi kesalahan acak dan kesalahan sistematis berdasarkan sifat-sifatnya. Secara definisi, baik kesalahan acak maupun kesalahan sistematis merupakan konsep ideal dalam kasus pengukuran yang jumlahnya tak terhingga.

5. Perbedaan antara koreksi hasil pengukuran:

Istilah "ketidakpastian" itu sendiri menyiratkan nilai yang dapat diperkirakan. Istilah ini tidak merujuk pada nilai kesalahan yang spesifik dan tepat. Meskipun dapat diperkirakan, nilai tersebut tidak dapat digunakan untuk mengoreksi nilai. Ketidakpastian yang ditimbulkan oleh koreksi yang tidak sempurna hanya dapat dipertimbangkan dalam ketidakpastian hasil pengukuran yang telah dikoreksi.

Jika nilai estimasi kesalahan sistem diketahui, hasil pengukuran dapat dikoreksi untuk mendapatkan hasil pengukuran yang terkoreksi.

Setelah suatu besaran dikoreksi, nilainya mungkin lebih mendekati nilai sebenarnya, tetapi ketidakpastiannya tidak hanya tidak berkurang, tetapi terkadang malah menjadi lebih besar. Hal ini terutama karena kita tidak dapat mengetahui secara pasti berapa nilai sebenarnya, tetapi hanya dapat memperkirakan sejauh mana hasil pengukuran mendekati atau menjauh dari nilai sebenarnya.

Meskipun ketidakpastian pengukuran dan kesalahan memiliki perbedaan seperti yang disebutkan di atas, keduanya tetap terkait erat. Konsep ketidakpastian adalah penerapan dan perluasan teori kesalahan, dan analisis kesalahan masih merupakan dasar teoritis untuk evaluasi ketidakpastian pengukuran, terutama ketika memperkirakan komponen tipe B, analisis kesalahan tidak dapat dipisahkan. Misalnya, karakteristik alat ukur dapat dijelaskan dalam hal kesalahan maksimum yang diizinkan, kesalahan indikasi, dll. Nilai batas kesalahan yang diizinkan dari alat ukur yang ditentukan dalam spesifikasi teknis dan peraturan disebut "kesalahan maksimum yang diizinkan" atau "batas kesalahan yang diizinkan". Ini adalah rentang kesalahan indikasi yang diizinkan yang ditentukan oleh pabrikan untuk jenis instrumen tertentu, bukan kesalahan aktual dari instrumen tertentu. Kesalahan maksimum yang diizinkan dari alat ukur dapat ditemukan dalam manual instrumen, dan dinyatakan dengan tanda plus atau minus ketika dinyatakan sebagai nilai numerik, biasanya dinyatakan dalam kesalahan absolut, kesalahan relatif, kesalahan referensi, atau kombinasi dari ketiganya. Misalnya ±0,1PV, ±1%, dll. Kesalahan maksimum yang diizinkan dari alat ukur bukanlah ketidakpastian pengukuran, tetapi dapat digunakan sebagai dasar untuk evaluasi ketidakpastian pengukuran. Ketidakpastian yang ditimbulkan oleh alat ukur pada hasil pengukuran dapat dievaluasi sesuai dengan kesalahan maksimum yang diizinkan dari alat ukur tersebut menurut metode evaluasi tipe B. Contoh lain adalah perbedaan antara nilai indikasi alat ukur dan nilai sebenarnya yang disepakati dari input yang sesuai, yang merupakan kesalahan indikasi alat ukur. Untuk alat ukur fisik, nilai indikasi adalah nilai nominalnya. Biasanya, nilai yang diberikan atau direproduksi oleh standar pengukuran tingkat yang lebih tinggi digunakan sebagai nilai sebenarnya yang disepakati (sering disebut nilai kalibrasi atau nilai standar). Dalam pekerjaan verifikasi, ketika ketidakpastian yang diperluas dari nilai standar yang diberikan oleh standar pengukuran adalah 1/3 hingga 1/10 dari kesalahan maksimum yang diizinkan dari alat ukur yang diuji, dan kesalahan indikasi alat ukur yang diuji berada dalam kesalahan maksimum yang diizinkan yang ditentukan, maka dapat dinilai memenuhi syarat.