La diferencia entre la incertidumbre de la medición y el error de medición

La incertidumbre y el error de medición son proposiciones fundamentales que se estudian en metrología y también son conceptos importantes que suelen utilizar los evaluadores de metrología. Están directamente relacionados con la fiabilidad de los resultados de medición y la precisión y consistencia de la transmisión de valores. Sin embargo, muchas personas los confunden o utilizan incorrectamente debido a conceptos poco claros. Este artículo combina la experiencia del estudio de "Evaluación y expresión de la incertidumbre de medición" para centrarse en las diferencias entre ambos. Lo primero que debe quedar claro es la diferencia conceptual entre la incertidumbre y el error de medición.

La incertidumbre de la medición caracteriza la evaluación del rango de valores en el que se encuentra el valor real del valor medido.Indica el intervalo en el que el valor verdadero puede caer según una determinada probabilidad de confianza. Puede ser la desviación típica o sus múltiplos, o la mitad del ancho del intervalo que indica el nivel de confianza. No se trata de un error verdadero específico, sino que simplemente expresa cuantitativamente la parte del rango de error que no puede corregirse mediante parámetros. Se deriva de la corrección imperfecta de efectos accidentales y sistemáticos, y es un parámetro de dispersión utilizado para caracterizar los valores medidos que se asignan razonablemente. La incertidumbre se divide en dos tipos de componentes de evaluación, A y B, según el método de obtención. El componente de evaluación de tipo A es la evaluación de la incertidumbre realizada mediante el análisis estadístico de series de observación, y el componente de evaluación de tipo B se estima con base en la experiencia u otra información, y se asume que existe un componente de incertidumbre representado por una "desviación típica" aproximada.

En la mayoría de los casos, el error se refiere a un error de medición, y su definición tradicional es la diferencia entre el resultado de la medición y el valor real del valor medido.Generalmente se dividen en dos categorías: errores sistemáticos y errores accidentales. El error existe objetivamente y debería ser un valor definido, pero como en la mayoría de los casos se desconoce el valor real, no se puede determinar con precisión. Simplemente buscamos la mejor aproximación al valor de verdad bajo ciertas condiciones, y lo llamamos valor de verdad convencional.

A través de la comprensión del concepto, podemos ver que existen principalmente las siguientes diferencias entre la incertidumbre de medición y el error de medición:

1. Diferencias en los propósitos de evaluación:

La incertidumbre de la medición pretende indicar la dispersión del valor medido;

El propósito del error de medición es indicar el grado en que los resultados de la medición se desvían del valor real.

2. La diferencia entre los resultados de la evaluación:

La incertidumbre de medición es un parámetro sin signo, expresado por la desviación estándar, sus múltiplos o la mitad del ancho del intervalo de confianza. Se evalúa con base en información como experimentos, datos y experiencia. Se puede determinar cuantitativamente mediante dos tipos de métodos de evaluación: A y B.

El error de medición es un valor con signo positivo o negativo. Su valor es el resultado de la medición menos el valor real medido. Dado que se desconoce el valor real, no se puede obtener con precisión. Cuando se utiliza el valor real convencional en lugar del valor real, solo se puede obtener el valor estimado.

3. La diferencia de factores influyentes:

La incertidumbre de la medición la obtienen las personas a través del análisis y la evaluación, por lo que está relacionada con la comprensión que tienen las personas del mensurando, influyendo en la cantidad y el proceso de medición;

Los errores de medición existen objetivamente, no se ven afectados por factores externos y no cambian con la comprensión de la gente;

Por lo tanto, al realizar un análisis de incertidumbre, se deben considerar plenamente diversos factores influyentes y verificar la evaluación de la incertidumbre. De lo contrario, debido a un análisis y una estimación insuficientes, la incertidumbre estimada puede ser elevada cuando el resultado de la medición se acerca mucho al valor real (es decir, el error es pequeño), o la incertidumbre dada puede ser muy pequeña cuando el error de medición es realmente grande.

4. Diferencias por naturaleza:

Generalmente no es necesario distinguir las propiedades de la incertidumbre de medición y los componentes de incertidumbre. Si es necesario distinguirlos, deben expresarse como: «componentes de incertidumbre introducidos por efectos aleatorios» y «componentes de incertidumbre introducidos por efectos del sistema».

Los errores de medición pueden dividirse en aleatorios y sistemáticos según sus propiedades. Por definición, tanto los aleatorios como los sistemáticos son conceptos ideales en el caso de un número infinito de mediciones.

5. La diferencia entre la corrección de los resultados de la medición:

El término "incertidumbre" implica en sí mismo un valor estimable. No se refiere a un valor de error específico y exacto. Si bien puede estimarse, no puede utilizarse para corregir el valor. La incertidumbre introducida por correcciones imperfectas solo puede considerarse en la incertidumbre de los resultados de medición corregidos.

Si se conoce el valor estimado del error del sistema, se puede corregir el resultado de la medición para obtener el resultado de la medición corregido.

Tras corregir una magnitud, esta puede acercarse al valor real, pero su incertidumbre no solo no disminuye, sino que a veces aumenta. Esto se debe principalmente a que no podemos saber con exactitud cuál es el valor real, sino que solo podemos estimar en qué medida los resultados de la medición se acercan o se alejan del valor real.

Aunque la incertidumbre y el error de medición presentan las diferencias mencionadas, siguen estando estrechamente relacionados. El concepto de incertidumbre es la aplicación y expansión de la teoría del error, y el análisis de errores sigue siendo la base teórica para la evaluación de la incertidumbre de medición, especialmente al estimar componentes de tipo B. El análisis de errores es inseparable. Por ejemplo, las características de los instrumentos de medición pueden describirse en términos de error máximo permitido, error de indicación, etc. El valor límite del error permitido del instrumento de medición especificado en las especificaciones técnicas y regulaciones se denomina "error máximo permitido" o "límite de error permitido". Se trata del rango permitido del error de indicación especificado por el fabricante para un determinado tipo de instrumento, no del error real de dicho instrumento. El error máximo permitido de un instrumento de medición se puede encontrar en el manual del instrumento y se expresa con un signo más o menos cuando se expresa como un valor numérico, generalmente expresado como error absoluto, error relativo, error de referencia o una combinación de estos. Por ejemplo, ±0,1 PV, ±1 %, etc. El error máximo permitido del instrumento de medición no es la incertidumbre de medición, pero puede utilizarse como base para la evaluación de la incertidumbre de medición. La incertidumbre introducida por el instrumento de medición en el resultado de la medición puede evaluarse según el error máximo permitido del instrumento según el método de evaluación de tipo B. Otro ejemplo es la diferencia entre el valor de indicación del instrumento de medición y el valor verdadero acordado de la entrada correspondiente, que es el error de indicación del instrumento de medición. Para herramientas de medición físicas, el valor indicado es su valor nominal. Por lo general, el valor proporcionado o reproducido por un estándar de medición de nivel superior se utiliza como el valor verdadero acordado (a menudo llamado valor de calibración o valor estándar). En el trabajo de verificación, cuando la incertidumbre expandida del valor estándar dado por el estándar de medición es de 1/3 a 1/10 del error máximo permitido del instrumento probado, y el error de indicación del instrumento probado está dentro del error máximo permitido especificado, puede juzgarse como calificado.