Книжки по товарознавству

Похибки вимірювань параметрів навколишнього середо­вища

Тарасова. Метрологія, стандартизація і сертифікація

При вирішенні масштабних екологічних проблем необхідно вико­ристовувати мільйони результатів, обробляти і порівнювати їх, що можливо тільки за умови їх повного порівняння. Характерно також відмітити розширення діапазонів вимірів для всіх величин (температу­ру в наш час виміряють до значень декількох мільйонів градусів). То­му необхідно проводити вимірювання, вміти дати їм оцінку, визначити точність і похибку результатів, щоб знати достовірну інформацію про явища та процеси.Під час вимірів значення можуть досягти від дуже малих (порядку 10"12) до дуже великих значень (порядку 109-1018).
Вимірювання параметрів навколишнього середовища дуже складний в багатьох випадках процес і включає багато різноманіт­них операцій, виконання яких може бути пов'язане з помилками. Так можливі помилки при відборі та обробці середньої проби, при взятті навіски, при осадженні і фільтруванні, промиванні і зважу­ванні осаду.
Природно, що всі вони скажуться на результатах аналі­зу. Як би ретельно не виконувалось визначення, результат його завжди містить деяку похибку, тобто відрізняється від дійсного вмісту визначаючого компонента в речовині. Всі похибки підрозді­ляють на 2 групи: систематичні і випадкові.
Систематичні похибки обумовлені постійними причинами, що пов'язані з застосованим методом. Тому їх можна передбачити або уникнути, чи внести в розрахунки необхідну поправку.
Найважливіші види систематичних похибок:
методичні - обумовлені недоліками вибраного метода аналізу (наприклад, не дуже якісним проходженням реакції, частковим розчи­ненням осаду, розкладу його при нагріванні тощо); усунути
їх важко, тому вони знижують якість реакції;
оперативні - залежать від кваліфікації працівника і від ретель­ності виконання аналітичних операцій, виникають через недостатнє або надмірне промивання осаду, нагріванні його при дуже високій те­мпературі, зважуванні гарячих предметів тощо. При охайній роботі ці помилки зводяться до мінімуму і їх можна не враховувати. Але при відсутності навичок, вони можуть бути настільки великими, що ре­зультати аналізу виявляються зовсім неправильними,
індивідуальні - обумовлені суб'єктивними особливостями пра­цівника,
похибки приладів - пов'язані з особливостями використовува­них приладів і реактивів, недостатній точності терезів і неперевірених важок, наявності домішок в реактивах тощо.
Випадкові похибки обумовлюються різного роду випадковими причинами: наприклад, різким підвищенням температури в сушильній шафі або в муфельній печі, потрапляння в розчин або тигель сторонніх речовин. Наперед передбачити і врахувати такі помилки неможливо. Щоб виключити вплив випадкових помилок на результати оцінки, ви­конується декілька паралельних визначень (звичайно 2). Якщо отри­мують близькі результати, то беруть середнє арифметичне. Зі збіль­шенням кількості повторних визначень, точність середнього арифме­тичного підвищується (до відомої межі) і, таким чином, зменшується величина відхилення від дійсного вмісту компонента в речовині, що аналізується. Відхилення результатів окремих визначень від середньо­го арифметичного характеризують відтворюваність того або іншого методу.
Помилки визначень виражають різними способами і підрозділяють на абсолютні і відносні.
Абсолютні похибки представляють різницю між знайденим ре­зультатом вимірювання і істинним вмістом компонента, що визнача­ється в досліджуваній речовині:


Наприклад, якщо істинний вміст кристалізованої води в хлориді барію BaCl2 x 2H2O складає 14,75 масових часток (%), а в результаті аналізу було знайдено 14,68 масових часток (%), то абсолютна похибка визначення дорівнює: - 14,68 -14,75 = -0,07%.
Відносні похибки представляють співвідношення абсолютної похибки з вимірюваною величиною, вираженою у відсотках:

Відносна похибка визначення кристалічної води складає;
O∆X= -0,07 :14,75 -100 = -0,48%
Відносна похибка може мати як позитивне, так і негативне значення, її використовують частіше, ніж абсолютну, так як вона краще характеризує точність визначення і є порівняною величиною для різних параметрів вимірювань. Під час аналізу похибки окремих операцій можуть частково або повністю компенсувати одна одну.
Правильні результати можна отримати тільки при дуже ретельному і уважному виконанні всіх операцій. Але, навіть в цьому випадку, не можна уникнути окремих похибок, тобто відхилення результатів вимірювання від дійсного значення величини, що вимірюється, так: похибка зважування на аналітичних терезах звичайно складає - 00001г; перенесення навіски в склянку супроводжується невеликою утратою речовини; розчин навіски супроводжується виділенням С02, внаслідок чого окремі частинки розчину можуть бути винесені разом з газом зі склянки; багатократне промивання допомагає розчиненню частини осаду і переходу його в фільтрат; прожарювання при дуже низькій температурі також пов'язані із утратою речовини.
Частина відмічених і деяких інших похибок може бути одного знаку і додаватись або зовсім загашуватись, коли знаки протилежні. В підсумку знайдений результат завжди в більшій або меншій мірі відрізняється від дійсного. Можливі комбінації похибок для 16 паралельних аналізів і 4-х джерел похибок приведені в наступній таблиці 1.3.1.
Таблиця 1.3.1 Ймовірні комбінації похибок

З даних табл. 1.3.1 видно, що чим менша випадкова похибка, тим частіше вона з'являється - нульова випадкова похибка з'являється в 6 випадках з 16; чим більша випадкова похибка, тим менша частота її виникнення: похибка в 2 одиниці спостерігається 4 рази з 16 визна­чень, в 4 одиниці - всього 1 раз.
Ймовірність з'явлення позитивних і негативних помилок однакова. Данні таблиці 1.3.1 подають ідеалізований приклад. Проте джерел по­хибки може бути значно більше ніж чотири, а самі похибки не обов'язково дорівнюють одна одній. Тому при обмеженому числі спо­стережень, встановлені закономірності далеко не завжди чітко прояв­ляються, як у наведеному прикладі.
Закономірності розподілу випадкових помилок. Коли число спо­стережень (вимірів, визначень) дуже велике, випадкові похибки розпо­діляються за певними законами:
♦ нульові або близькі до них помилки мають максимальну частоту з'явлень;
♦ ймовірність з'явлення відхилень різного знаку однакова;
♦ з ростом похибки, ймовірність її з'явлення експоненціальне зме­ншується.
Графічне зображення сформульованих закономірностей представ­ляє собою криву Гауса або криву нормального розподілу похибок (рис. 1.3.2).
Довірча ймовірність з'явлення виміру, що лежить в області ±σ, дорівнює 68,3 %, тобто випадкова похибка в 68 випадках з 100 будь-якого даного одиничного виміру менше або дорівнює ±σ
Аналогічно випадкові похибки будуть менше стандартного відхилення, тобто величиною Z:

Звідси, кожне значення Z залежить від довірчої ймовірності Р. Деякі інші значення Z при різних значеннях довірчої ймовірності наведені нижче:

Все сказане вище відноситься до генеральної сукупності спосте­режень. Насправді, в умовах вимірювання (аналізу) ніколи не буває дуже великого числа паралельних визначень.

В звичайних умовах про­водять 4-5 паралельних аналізів. Крім того, дійсне значення вимірюва­ної величини також дуже рідко відомо точно. Тому, замість нього бе­реться середнє значення з декількох визначень:

Ви бачите тільки 76% питання.

Текст смс:
kkdtk2
на номер
4345

Щоб отримати доступ до матеріалів сайту надішліть смс з текстом kkdtk2 на номер 4345. Після цього введіть номер мобільного, з якого ви надіслали смс. Вартість смс — 3 грн.