Балансты бұзуды немесе нөлді ұмытып кету әрқашан бірдей мөлшерде «өшірулі» болатын жаппай өлшемдерді тудырады. Құралды қолданар алдында нөлге теңестірмеу салдарынан туындаған қателік an деп аталады офсеттік қате. Көлемді өлшеу үшін менискіні көз деңгейінде оқымау әрқашан қате оқуға алып келеді. Оқу белгінің жоғарыдан немесе төменнен алынғанына байланысты мән үнемі төмен немесе жоғары болады. Ұзындықты металл сызғышпен өлшеу материалдың термиялық кеңеюіне байланысты суық температурада ыстық температураға қарағанда басқаша нәтиже береді. Дұрыс емес калибрленген термометр белгілі бір температура шегінде дәл көрсеткіштер беруі мүмкін, бірақ жоғары немесе төмен температураларда қате болады. Өлшенген қашықтық ескі, созылған таспамен салыстырғанда жаңа матаны өлшейтін таспаның көмегімен ерекшеленеді. Осы типтегі пропорционалды қателіктер деп аталады масштабты фактор қателіктері. Дрейф дәйекті көрсеткіштер уақыт өте келе үнемі төмен немесе жоғарылаған кезде пайда болады. Электрондық жабдық дрейфке бейім. Көптеген басқа аспаптарға дрейф әсер етеді (әдетте оң), себебі құрылғы қызады. Оның себебі анықталғаннан кейін жүйелік қателік біршама азаюы мүмкін. Жүйелік қателерді жабдықты үнемі калибрлеу, эксперименттерде басқару элементтерін қолдану, көрсеткіштерді оқымас бұрын аспаптарды жылыту және мәндерді стандарттармен салыстыру арқылы азайтуға болады.
2 Өлшеу қателігі
Өлшеулер қателігі
Қандай да бір физикалық шаманың сандық мәнін абсолют дәл өлшеу
мүмкін емес.Себебі, біріншіден, абсолют дәл өлшейтін прибор болмайды, екіншіден, адамның сезім мүшелерінің мүмкіндіктері шектеулі. Сондықтан лабараториялық жұмыстардың немесе басқа да техникалық өлшеулердің қорытынды мәліметтерін есептегендеолардың қателіктерін көрсету міндетті. Пайда болу табиғатына қатысты өлшеуле қателіг жүйелік және кездейсоқболып екі түрге бөлінеді.
Жүйелік қателіктер өлшегіш прибордың жетілмегендігінен, ақауынан, бастапқыда көрсеткіш жебесінің (стрелкасының) нөлде тұрмауынан және өңдеу әдістемесінің дұрыс қолданылмауынан пайда болады. Бір шаманы бірнеше рет қайталап өлшегенде жүйелік қателіктің шамасы мен бағыты өзгермейді.Демек, жүйелік қателіктер прибор қателіктері ,әдістемелік қателіктер және өңдеу қателіктері болып бөлінеді.
Прибор қателіктері
Өлшеуге арналған қандай прибор болмасын белгілі бір дәлдікпен ғана өлшей алады. Өндірістік мақсатта шығарылатын электр өлшегіш приборлардың (амперметрлер, вольтметрлер,потенциометрлерт.б.)жүйелік қателіктері олардың дәлдік класымен анықталады. Дәлдік класы әдетте процентпен беріледі. Мысалы, дәлдік класы 0,2% ке тең амперметр токтың мәнін толық шкалаға сәйкес 0,2 % тен аспайтын дәлдікпен өлшейді. Бұл қателік шкаланың кез келген жері үшін тұрақты. Әрине бұл максимал қателік. Ал ғылыми еңбектерге орташа квадраттық қателікті көрсету қалыптасқан. Себебі, көптеген өлшеулердің ішінде бір – екі өлшеу қателігі басқаларынан артық(максимал болуы мүмкін). Оны барлық өлшекулердің қателігі ретінде көрсетуге, әрине, болмайды. Электр өшегіш приборлардың орташа квадраттық қателігін бағалау үшін сол прибордың дәлдік класы беретін қателікті екіге бөлу қажет.
Жоғарыда айтқандай, электр өлшегіш прибордың дәлдік класы прибордың стрелкасының шкаланың қай жерде тұрғанына қатыссыз максимал абсолют қателігін береді.Ал салыстырмалы қателік шкаладағы стрелканың орнына тікелей тәуелді, себебі, ол абсолютқателіктің стрелканың көрсету мәніне қатынасын білдіреді. Сондықтан өлшегенде, қандайприбор болмасын, шкаланың екінші жартысымен жұмыс істеген дұрыс. Стрелканыңкөрсетуін көзбен көрудің де мәні бар. Әртүрлі бұрышпен қараса стрелка әр түрлі цифркөрсетеді. Прибордың көрсеткішін жазғанда, шкала жазықтығына перпендикуляр қарап,стрелка өз көлеңкесін жауып тұратындай жағдайда бақылау керек.
Өңдеу қателігі
Өңдеу қателігіне өлшеу мәліметтерін пайдаланып, ізделініп отырған
шаманы анықтау барысында жіберілетін қателіктер жатады.Жүйелік қателіктерді өлшеу санын арттыру арқылы азайтуға болмайды, мұндай қателіктерді кеміту үшін, өлшегенде дәлірек прибор қолданады және мәліметтерді өңдеуде ең дұрыс әдістемені пайдаланады.Кездейсоқ қателіктер өлшеу процесіне әсер ететін себептердің кездейсоқ (жүйесіз түрде) өзгеруіне байланысты пайда болады.Бұларға электр жүйесіндегі кернеудің ауытқуы,бөлмеге температураның өзгеруі сиякты факторлармен қатар , бақылаушының дағдылық дәресі мен сезімталдығына қатысты факторлар жатады .Өлшеу барысында кездейсоққателіктер шамасы мен бағыты тұрақты болмайды.Өлшеулер нәтижесіндегі қателіктерді кеміту үшін,біріншіден, мұқият өлшеу қажет ,екіншіден өлшеулер санын арттыру керек.
3 Қателіктің түрлері. Өлшеу әдістері.
Өлшеу кезінде жүйелі қателер әртүрлі себептерден пайда болады.
Жүйелі қателік үш компонентерінен тұрады: өлшеу әдісі, өлшеу құралы, эксперимент жүргізуші. Жүйелі қате сурет 1.4 көрсетілген.
Әдістемелік қате өлшеу әдісінен пайда болады. Өлшем әдістерінің қатесі -өлшем әдістерінің теориясы дұрыс емес немесе жетілдірмеген жағдайда және өлшем жүргізуді өте жеңілдетіп жіберген жағдайда пайда болады.
Өлшем құралдарының дәлдігіне байланысты қате немесе аспаптық қате. Аспаптық қате өлшем құралдарының құрылымына байланысты туатын қателермен қоса, өлшем құралдары элементтерінің жетілдірмеуіне және өлшем құралының дұрыс қондырылмауына байланысты болатын техникалық қателер жатады.
Жеке топтарға жүйелі қателіктің, сыртқы факторлары. Сыртқы
факторлардың әсері ескерілмеуінен туатын қателер. Мұндай факторлардың әсері әртүрлі себептерден ескерілмеуі мүмкін. Қолданылатын аспаптың қасиетін толық білмеуден, әсер ететін факторлардың көздері белгісіз болуынан пайда болады. Мына қателіктер: сыртқы орта температурасының әсерінен өлшем нәтижелерінің дұрыс болмауы, температураның тұрақты болмауы әсіресе өлшем аспаптарының дәлдігіне, өлшем объектісіне кері әсерін тигізеді. Жылу көздерінің (пештер, орталық жылу радиаторлар, т.б.) тікелей әсерінен өлшем құралдарының көрсетулері бұзылады.
Өзіндік немесе субъективті қателік. Тәжірибешінің көру, сезіну, есту, т. б. Қабілеттерінің ерекшеліктеріне байланысты туатын субъективтік жүйелі қателер. Мұндай қателер: өлшеу құралдарының дабылдарын уақытынан бұрын немесе кеш қабылдаудан, өлшеуіш аспаптың көрсеткіштерін дәл жазбаудан т.с.с. себептерден кетеді. Өлшем объектісі қасиеттеріне байланысты туатын жүйелі қателер. Жүйелі қатенің бұл түрі өлшем объектісінің қасиетінің тұркқты болмай, уақыт өтуіне байланысты өзгеріп тұруынан туады.
Жүйелі қателер бар өлшем нәтижелерін түзетілмеген нәтижелер деп атайды. Нәтижелердің дұрыс болуы үшін оларға әртүрлі түзетулер енгізіледі. Түзетулер шамасы жағынан жүйелі қатеге тең, ал таңбасы жағынан оған қарама-қарсы.
Түзету (Xт) – жүйелік қателіктің абсолютті шамасы (1.2), теріс таңбамен алынған,
Xт = - ΔΧж
Процесс кезінде алынған нәтиже жүйелік қатенің түзетілмеген нәтижесі (ΔΧ*туз) болып саналады. Түзетуге түзетілмеген нәтижесі қосылады, сонда теңдеу мына түрде жазылады.
Xөзг = ΔΧ*туз+ Xт
Түзетуді енгізгеннен кейін қалған қалдықты жүйелі қателіктің қалған
қалдығы деп атайды (ЖҚҚ) оны мына әріппен белгілейді Θ. Жүйелі қателіктің өлшеу нәтижесісур.
Жүйелі қателіктің жеке құрайтын бағалау шамасы (ΔΧж..i). Егер бірнеше өлшеу нәтижесі бірнешеу болса, онда түзетулер мына теңдеумен анықталады.
Өлшенетін физикалық шаманың орташа арифметикалық мәнін және
орташа мәннің шын мәннен ауытқуын табу үшін жүйелі қатені білу, оған түзетулер енгізу арқылы жою қажет. Жүйелі қатені анықтаудың бірнеше жолдарын қарастырайық. Жүйелі қатені анықтау мен оны жоюдың әдістеріне қарап қатені үш топқа бөліп қарастырайық.
1. Болу себептері және мәндері белгілі жүйелі қателер. Қатенің бұл түрі түзетулер енгізу арқылы оңай жойылады.
2. Болу себептері белгілі, бірақ мәндері белгісіз жүйелі қателер. Қатенің белгісізмәнін өлшем кезінде анықтайды немесе арнайы тәжірибе жүргізіп табады. Жүйелі қатенің бұл түріне аспаптық қателер, өлшем әдістерінің қатесі, т.с.с. жатады. Мұндай қателерді жоюдың бір түрі өлшемдерді (коррекциялау) түзету немесе релятивтеу жою болып табылады. Бұл кезде негізгі нәтижені (Х) басқа нәтижелердің (х1, х2) айырмасы ретінде табады, айырма мүшелерінің жүйелі қателері бірдей болса олар бір-бірін жояды (х1=х2).
х = (х1 - Δx1) - (х2 – Δx2) = х1 - х2
3. Болу себептері де, мәні де белгісіз қателер. Қатенің бір түрі ең күрделі қате. Мұндай жүйелі қатені табу үшін алдымен нақты мәннен ауытқитын жүйелі қателерді жояды, сонан белгісіз қатенің болу себептерін ашады.
Жүйелі қателердің көбі белгілі шамалар, әдетте олар күні бүрын есептелініп, өлшем нәтижесінен шығарылып тасталады. Жүйелі қате шығарылып тастағаннан кейін өлшем нәтижесінің орташа мәні және стандартты ауытқуы есептелінеді, олар өлшем нәтижесінің шашырауын көрсетеді. Өлшем нәтижелерін дұрыстау үшін оларға түзету енгіземіз, түзетулер өлшем құралдарын тексерген кезде анықталады. Түзетулер енгізу арқылы жүйелі қатенің белгілі бір түрлері ғана жойлады, сондықтан өлшем кезінде түзетулердің бірнеше түрлерін жасауға тура келеді. Бұл кезде түзетуді анықтаудың дәлдігі шектеулі болатындықтан кездейсоқ қателер пайда болап, өлшемнәтижесінің дисперсиясы көбейеді.
Дөрекі қате – деп мәні ықтимал қателерден де үлкен қатені айтады.
Дөрекі қателері бар нәтижелер әдетте есепке алынбайды. Дөрекі қателер көбінесе тәжірибешінің ағаттығынан (жеткіліксіз назар аударуы, аспаптың көрсеткіштерін дұрыс есептемеуі, нәтижелерді қате жазып алуы, т.с.с.) өлшем аспаптарының бұзылуынан, әсер ететін сыртқы жағдайлардың кенеттен өзгеруінен және басқа кездейсоқ факторлардың әсеріне болады.
Өлшеуіш аспаптың шкаласындағы кіші бөліктердің мәндерін дұрыс есептемеу. Мұндай жағдай әсіресе логарифмдік шкаланың бөліктерінде кездеседі, өйткені шкаланың ортасындағы кіші бөліктің мәні өзгереді. Дөрекі қателіктің құрамына кездейсоқ қателік кіреді (ΔΧкез).
Қорытынды
Қазіргі заманда өлшеуіш приборлар өте дәл болғандықтан көптеген
өлшеулерде жүйелік қателік кездейсоқ қателікке қарағанда әлдеқайда аз болады. Жүйелік және кездейсоқ қателіктерден басқа өлшеулер барысында ақаулар кездеседі.Олар бақылаушының өлшеу процесіне қажетті көңіл бөлумен пайда болады. Шама жағынан ақаулар басқа өлшемдерге қарағанда айрықша басым болады.
Өлшеу қателігі байқалу заңдылығы бойынша – жүйелік, кездейсоқ және дөрекі қателіктер болып анықталады. Жүйелі қателік (∆с) – бұл бір шаманы бірнеше рет өлшегенде тұрақты немесе белгілі бір заң бойынша өзгеретін қателік. Кездейсоқ қателік – бір шаманы бірнеше рет өлшегенде кездесетін кездейсоқ түрде өзгеретін қателіктер. Дөрекі қателік немесе ауытқулар берілген өлшем жағдайларындағы күткен жүйелік немесе кездейсоқ қателіктерде өте жоғары болатын қателіктер. Пайда болу себебіне байланысты өлшеу қателіктері былай жіктеледі: Тәсілдің қателігі – бұл өлшеу әдісінің жетілмегендігінің, есептеу формаларының дөрекілігінің нәтижесін жұмырлаудың салдарынан пайда болатын қателік. Инструменталды қателіктер – себептері қолданатын өлшем құралдарының қасиеттерінде болып табылатын қателіктер. Субъективті жүйелік қателіктер – адам ағзасының ерекшеліктеріне негізделетін адамның жеке қасиеттері келтіретін қателіктер.
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
Day, R., & Underwood, A. (1986). Сандық аналитикалық химия. (Бесінші басылым).
Хельменстин, Анна Мари, Ph.D. (11 ақпан, 2020). Кездейсоқ қате Жүйелік қате.
Bodner зерттеу веб. (с.ф.). Қателер.
Elsevier B.V. (2020). Жүйелік қате. ScienceDirect. Sepúlveda, E. (2016). Жүйелік қателіктер.
Мария Ирма Гарсия Ордаз. (с.ф.). Өлшеу қателіктері. Идальго штатының автономды университеті.
Википедия. (2020). Бақылау қателігі.
Джон Спейси. (2018, 18 шілде). Жүйелік қателіктердің 7 түрі.
Достарыңызбен бөлісу: |