محاسبه خطای اندازه گیری و دقت اندازه گیری چگونه انجام می شود؟

یکی از مواردی که دارای اهمیت فراوان است، محاسبه صحیح انواع کمیت های فیزیکی مانند ولتاژ، آمپر و... است. در برخی موارد ممکن است اندازه گیری این کمیت ها دارای نقص و اشکال باشد. این موضوع یک امر طبیعی است که در برخی از دستگاه های اندازه‌گیری پیش می‌آید. به همین دلیل قصد داریم تا در این مقاله از سایت درخشش الکتریک شما را با نحوه محاسبه دقت و خطای اندازه گیری آشنا کنیم. اما قبل از توضیح بیشتر در باره این مورد بهتر است مفهوم دقت اندازه گیری را بدانید. دقت اندازه گیری به بزرگترین خطای مجاز اشاره دارد که در شرایط عملیاتی خاص رخ می دهد. به صورت درصد بیان می شود و نشان می دهد که اندازه گیری نمایش داده شده چقدر به مقدار واقعی (استاندارد) سیگنال اندازه گیری شده نزدیک است. در ادامه نحوه محاسبه دقت اندازه گیری را در قالب مثال توضیح خواهیم داد.

تعیین میزان خطای اندازه گیری در مولتی متر

برای آنکه بتوان اطلاع دقیقی از میزان خطای اندازه گیری به دست آورد می‌بایست به برگه مشخصات فنی یا به اصلاح دیتاشیت هر دستگاه در سایت سازنده مراجعه کرد که البته این برگه در هنگام خرید مولتی متر یا دیگر تجهیزات اندازه گیری دقیق داخل بسته بندی محصول وجود دارد، اما می بایست قبل از خرید اطلاعات کافی را کسب نموده تا بتوانیم بهترین انتخاب را داشته باشیم.

محاسبه ی خطای اندازه گیری در دستگاه های مختلف متفاوت است اما قصد داریم تا در ادامه این مطلب برای مثال فرمول محاسبه ی خطای اندازه گیری در ولت متر یا مولتی متر را توضیح دهیم.

خطای اندازه گیری در مولتی متر را می‌توان در رنج های مختلفی مورد بررسی قرار داد مثلا مولتی متر دیجیتال کیوریتسو مدل 1009 می تواند ولتاژ DC را در بازه 0 تا 600 ولت و در رنج های 400mV/4/40/400/600V  اندازه گیری کند و دقت ذکر شده نیز برای رنج های 400mV/4/40/400 برابر با accuracy = ±1.6%rdg±4dgt می باشد، حال این سؤال پیش می‌آید که اگر بخواهیم ولتاژ 12 ولت را اندازه گیری کنیم دقت اندازه گیری چقدر است؟ در ادامه به پاسخ این سؤال خواهیم پرداخت.

ابتدا نیاز داریم تا با مفهوم rdg آشنا شویم. rdg مخفف کلمه reading و به معنای عدد یا مقدار خوانده شده توسط دستگاه می باشد. به طور مثال در بخش اول دقت اندازه گیری گفته شده است accuracy = ±1.6%rdg که اگر عدد مثال خودمان (12 ولت) را درنظر بگیریم پس دقت برابر با (12*1.6/100) می باشد که حاصل می شود 0.24 ولت.

مورد بعدی که نیاز به آشنایی با آن داریم، مفهوم عبارت dgt  است. عبارت dgt مخفف digit می باشد که آن را به نام LSD یا کوچترین رقم کم ارزش نیز می گویند. برای درک بهتر این عبارت ابتدا باید با مفهوم شمارش نمایشگر آشنا شویم. بطور مثال نمایشگر این مولتی متر در مشخصات فنی آن 4000 شماره می باشد. یعنی در رنج 40 ولت به صورت 40.00 نمایش داده می شود یا در رنج 400 ولت به صورت 400.0 نمایش داده می شود حال برای رنج 40 ولت که گفتیم در نمایشگر با 4000 شماره به صورت 40.00 نمایش داده می شود، اعداد بعد اعشار به عنوان کم ارزش تلقی می شوند. پس 4dgt در رنج 40.00 ولت برابر با 0.04 در رنج 400.0 ولت برابر با 0.4 و ... می باشد.

اکنون به راحتی می‌توان دقت را محاسبه کرد: با توجه به این که 12 ولت در رنج 40 ولت قرار می‌گیرد و در این نمایشگر به صورت 12.00 نمایش داده می شود پس مقدار dgt ما برابر با 0.04 می باشد که آن را در مسئله قرار می دهیم. 0.04±(12*1.6/100) که جواب آن 0.28 ولت است. پس در ولتاژ 12 ولت عدد نمایش داده شده می تواند بین 11.72 ولت تا 12.28 ولت باشد.

محاسبه خطای اندازه گیری در دستگاه های دیگر

جالب است بدانید که هر دستگاهی نحوه محاسبه ی خطا و دقت اندازه گیری خاص خود را دارد و فرمول آن با دیگر دستگاه ها متفاوت است. به همین دلیل است که در ابتدای مطلب اشاره کردیم هر دستگاهی محاسبه خطا و دقت اندازه گیری خاص خود را دارد. برای مثال در دستگاهی مانند حرارت سنج اگر دقت اندازه گیری در مشخصات فنی دستگاه برابر با  accuracy = 0.05٪rdg+0.2°c و دمای نمایش داده شده نیز 120 درجه باشد نحوه محاسبه خطا بدین صورت است: 120°C±(0.05×120/100+0.2℃)=120℃±0.26℃=120.26℃ or 119.74  همینطور این فرمول محاسبه در دستگاه دیگری مانند نور سنج متفاوت است و همینطور دستگاه های دیگر.

بهتر است به این موضوع نیز اشاره کنیم که ممکن است در بعضی از مشخصات ذکر شده عبار F.S یا FS را مشاهده کنید. مثلا accuracy=±0.5%FS. عبارت FS به معنای FULL SCALE به معنی بزرگ ترین عدد در رنج است. برای مثال در همان مولتی متر دیجیتال اشاره شده با رنج های 400mV/4/40/400 اگر عدد نمایش داده شده 12 باشد، این عدد در رنج 40 ولت قرار می گیرد پس FS در اینجا 40 درنظر گرفته می شود. و جواب accuracy=±(0.5/100)*40 برابر با 0.40 ولت می شود

جمع بندی

در این مقاله از مجموعه درخشش الکتریک سعی کردیم تا شما را با نحوه محاسبه دقت و خطای اندازه گیری در دستگاه های مختلف آشنا کنیم. بسیاری از دستگاه های اندازه گیری ممکن است به دلیل عوامل مختلفی در اندازه گیری های خود دچار خطا و اشتباه شوند و نتوانند نتایج را به صورت صحیح و دقیق نمایش دهند. در این صورت توصیه می کنیم دستگاه اندازه گیری خود را حتما کالیبره کنید تا اندازه گیری دستگاه شما با کم ترین خطا همراه باشد. امیدواریم با خواندن این مطلب اطلاعات مفیدی را درباره محاسبه خطای اندازه گیری و دقت اندازه گیری به دست آورده باشید.