Разница между систематической ошибкой и случайной ошибкой

При измерении физической величины мы не ожидаем, что полученное значение будет точным истинным значением. Важно дать какое-то указание на то, насколько близко результат может быть истинным значением, то есть некоторое указание на точность достоверности измерений. В физике мы делаем это, включая оценку ошибки вместе со значением результата. При анализе результатов важно учитывать источники ошибок и то, как эти источники повлияли на результаты. Ошибки и неопределенность измерений всегда оцениваются косвенным образом, и расчеты включают некоторые допущения. Ошибки могут быть разделены на два основных вида: систематические и случайные ошибки. Систематическая ошибка - это ошибка, которая остается постоянной или изменяется регулярно при повторных измерениях одной и той же величины. Напротив, случайная ошибка - это та, которая варьируется и может быть положительной или отрицательной. Давайте посмотрим на некоторые ключевые различия между двумя.

Что такое систематическая ошибка?

Систематическая ошибка - это та, которая возникает каждый раз в одном и том же направлении и остается постоянной или изменяется регулярно при повторных измерениях одной и той же величины. Систематическая ошибка остается постоянной во всем наборе показаний и вызывает смещение измеренной величины от принятого или прогнозируемого значения. Систематические ошибки возникают из-за того, что экспериментальная схема отличается от принятой в теории, а поправочный коэффициент, учитывающий эту разницу, игнорируется. Во многих случаях такие ошибки вызваны некоторым недостатком экспериментального аппарата. Систематическая ошибка может быть устранена путем использования правильной техники, калибровки оборудования и применения стандартов..

Что такое случайная ошибка?

Как следует из названия, случайная ошибка - это та, которая изменяется случайным образом и возникает из-за непредсказуемых и неизвестных изменений в общем экспериментальном процессе. Любой тип ошибки, который является непоследовательным и не повторяется в той же величине или направлении, за исключением случайного, считается случайной ошибкой. Гулликсен определяет случайную ошибку в статистическом смысле в терминах средней ошибки, корреляции между ошибкой и истинной оценкой и корреляции между ошибками равной нулю. Например, скорость ветра может падать и возрастать в разные моменты времени, что приводит к изменению результатов. Случайная ошибка обнаруживается путем многократного измерения одной и той же величины в одинаковых условиях..

Разница между систематической и случайной ошибкой

Значение систематической и случайной ошибки

Ошибки можно разделить на два основных вида: систематические и случайные ошибки. Систематическая ошибка, как следует из названия, является последовательной, повторяющейся ошибкой, которая отклоняется от истинного значения измерения на фиксированную величину. Систематическая ошибка - это ошибка, возникающая каждый раз в одном и том же направлении из-за неисправности измерительного устройства. Напротив, любой тип ошибки, который является непоследовательным и не повторяется в той же величине или направлении, за исключением случайного, считается случайной ошибкой. Случайные ошибки иногда называют статистическими ошибками.

Природа систематической и случайной ошибки

Случайные ошибки обнаруживаются при выполнении измерений одного и того же количества раз в одних и тех же условиях, и они включают в себя изменчивость, присущую миру природы и при проведении любых измерений. Систематические ошибки, с другой стороны, могут быть обнаружены экспериментально путем сравнения данного результата с измерением той же величины, выполненным другим методом или с использованием более точного измерительного прибора. Систематические ошибки дают результаты, которые либо постоянно превышают истинное значение, либо постоянно ниже истинного значения.

Причина систематической и случайной ошибки

Систематические ошибки являются последовательными и вызваны некоторыми недостатками экспериментального аппарата или ошибочным планом эксперимента. Такие ошибки вызваны неисправными измерительными приборами, которые либо неправильно используются людьми при проведении измерений, либо неправильно откалиброванными приборами. Систематические ошибки считаются более опасными, чем случайные ошибки. Случайные ошибки, с другой стороны, вызваны непредсказуемыми изменениями показаний измерительного устройства или неспособностью наблюдателя интерпретировать инструментальные показания.

устранение

Систематические ошибки могут быть устранены с помощью надлежащей техники, калибровки оборудования и применения стандартов. Систематические ошибки обычно возникают из-за неправильных интерпретаций человеком или изменений окружающей среды во время экспериментов, которые трудно полностью устранить. Повторные измерения одним и тем же прибором не обнаруживают и не устраняют систематическую ошибку. В принципе, все систематические ошибки могут быть устранены, но в любом измерении всегда будут оставаться некоторые случайные ошибки. Случайные ошибки, однако, могут быть уменьшены путем усреднения большого количества наблюдений.

Систематическая и случайная ошибка: сравнительная таблица

Сводка систематической и случайной ошибки

В принципе, все систематические ошибки могут быть устранены, но в любом измерении всегда будут оставаться некоторые случайные ошибки. Случайные ошибки, однако, могут быть уменьшены путем усреднения большого количества наблюдений. Систематические ошибки обычно возникают из-за неправильных интерпретаций человеком или изменений окружающей среды во время экспериментов, которые трудно полностью устранить. Вот почему систематические ошибки потенциально более опасны, чем случайные ошибки. Тем не менее, систематические ошибки могут быть устранены путем использования надлежащей техники, калибровки оборудования и применения стандартов.