Błędy pomiarów – jak na nie reagować?

Błąd przypadkowy, błąd systematyczny, błąd gruby to jedne z najczęściej pojawiających się nieścisłości podczas prowadzenia badań. Jaki mają one wpływ na niepewność prowadzonego pomiaru? Warto sobie z tego zdawać sprawę i odpowiednio reagować na określone rodzaje błędów, ponieważ mogą one w znaczący sposób zaburzyć wyniki naszych badań. 

Błąd pomiaru — jak oszacować skalę niepewności?

Metod pomiarowych jest wiele, większość zależna jest od tego, jaki rodzaj badania, na jakim materiale jest przeprowadzany. W każdej z metod pojawić się może zarówno odchylenie standardowe, jak i błąd bezwzględny i na każdą taką sytuację należy odpowiednio reagować. Są nieścisłości, które można w badaniu pozostawić, są jednak i takie, które konkretne wyniki każą w całości wyłączyć z badania. Ten drugi przypadek to między innymi tzw. błąd gruby.

Błąd gruby — jeden z wielu. Na czy polega?

Błąd gruby może pojawić się w badaniu z wielu różnych powodów. Często to po prostu wynik pomyłki laboranta lub innej osoby wykonującej pomiar. Może jednak wynikać równie z dobrze z błędu, uszkodzenia sprzętu, jak też nagłej zmiany warunków pomiaru, Jeśli w trakcie badania dojdzie do nieplanowanego wstrząsu czy ruchu powietrza, wyniki mogą całkiem się zaburzyć. Wartość błędu grubego sprawia, że wynik pomiaru znacząco zdaje się odbiegać od pozostałych prób i wyprowadzonych z nich poprawnych wartości. To zaś oznacza, że tego typu wyniki powinny zostać z badania usunięte i zastąpione nowymi, uzyskanymi w wyniku poprawnego przeprowadzenia całej procedury badawczej. Co ważne, osoba odpowiedzialna za wyniki z błędem grubym powinna podjąć określone działania mające na celu wyjaśnienie, skąd wziął nie błąd i jaka dokładnie była przyczyna jego powstania. Tego typu wiedza jest bezcenna, ponieważ pozwala uniknąć podobnych problemów w przyszłości. Aby zminimalizować ryzyko pojawienia nie podobnie tego typu pomyłki, w badaniach laboratoryjnych stosuje nie najczęściej testy statystyczne: test Dixona lub test Grubbsa. Pomagają one w identyfikacji wartości odstających.

Błędy systematyczne i inne — dlaczego warto umieć je rozpoznawać?

Błędów w badaniach i pomiarach może się pojawiać więcej i mogą to być odchylania różnego rodzaju. Na przykład błąd systematyczny oznacza, że wyniki pomiaru są „przesunięte” w porównaniu z poprawnymi wynikami o jakąś stałą wartość. W takim przypadku zwiększenie liczby pomiarów nie pomoże. Ustalić trzeba przyczynę tego przesunięcia i zastosować odpowiednie poprawki. Najczęściej błąd systematyczny wynika z niedoskonałości przyrządów i metod pomiarowych. Błędy systematyczne nie podlegają prawom statystyki i wpływają na poprawność wyników badania, co stanowi konkretne obciążenie metody.

Z kolei błąd przypadkowy pojawia się wtedy, gdy zmiana w pomiarze zachodzi w sposób nieprzewidywalny. Mimo włożonego wysiłku nie zawsze daje się kontrolować wszystkie parametry, np. wahania warunków środowiskowych). Jeśli zaobserwuje się rozrzut przypisywany zjawiskom przypadkowym, zaleca się zwiększenie liczby powtórzeń.

Zasady wykonywania pomiarów

Błędy grube, systematyczne, przypadkowe, a także szereg innych po prostu się zdarzają. To normalne przy prowadzeniu pomiarów. Istotne jest, aby odpowiednio na każde z tego typu odchyleń zareagować i wprowadzić korekty do postępowania badawczego. W przypadku błędu systematycznego na nic się bowiem zda zwiększanie ilości powtórzeń, które z kolei przy błędzie przypadkowym będzie miało spore znaczenie. Jeszcze innej reakcji wymaga błąd gruby i jego pojawienie się w wynikach.