Sai số trong đo lường

Sai số là một khái niệm quan trọng trong đo lường, đại diện cho sự chênh lệch giữa giá trị đo được hoặc tính được và giá trị thực tế hoặc chính xác của một đại lượng. Khi chúng ta tiến hành đo đạc nhiều lần, kết quả thường có sự khác biệt, cho thấy rằng sai số là không thể tránh khỏi và chúng ta chỉ có thể đạt được giá trị gần đúng.

Ký hiệu trong đo lường bao gồm:

  • ∆i = X – Li: gọi là sai số thực
  • Vi = x – Li: gọi là sai số gần đúng

Trong đó:

  • X là giá trị thực tế
  • x là giá trị gần đúng nhất (xác suất)
  • Li là giá trị đo lần thứ i

Sai số và sai số gần đúng được ảnh hưởng bởi các điều kiện đo lường khác nhau, dẫn đến sự khác biệt giữa các lần đo.

Nguyên nhân gây sai số

Có nhiều nguyên nhân gây ra sai số, tuy nhiên, chủ yếu là do các nguyên nhân sau đây:

  • Máy móc và dụng cụ đo không chính xác hoặc không tinh vi đủ.
  • Người đo có trình độ kỹ thuật chưa cao, giới hạn bởi khả năng các giác quan.
  • Các điều kiện ngoại vi như thời tiết thay đổi, mưa gió, nhiệt độ bất thường, v.v…

Phân loại sai số

Theo quy luật xuất hiện, sai số được chia thành các loại sau:

Sai số hệ thống

Sai số hệ thống là sai số có xu hướng không thay đổi trong tất cả các lần đo. Ví dụ, khi sử dụng một cái thước 20m để đo một đoạn thẳng, nhưng thực tế chiều dài của thước lại là 20,001m. Sai số này được gọi là sai số hệ thống.

Sai số hệ thống có hai loại: sai số hệ thống cố định và sai số hệ thống thay đổi. Nguyên nhân gây ra sai số hệ thống bao gồm các yếu tố như máy móc, dụng cụ không chuẩn, cũng như tài năng của người đo. Sai số này có thể tính toán và hiệu chỉnh.

Sai số ngẫu nhiên

Sai số ngẫu nhiên là sai số không có quy luật rõ ràng và có thể ảnh hưởng đến kết quả đo đạc một cách không thể dự đoán trước. Ví dụ, khi đọc thước có độ chia nhỏ nhất là 1mm, sai số nhỏ hơn 1mm được coi là sai số ngẫu nhiên.

Sai số ngẫu nhiên là do các yếu tố bên ngoài như điều kiện đo lường và khó có thể khắc phục. Mặc dù không có quy luật cụ thể, sai số ngẫu nhiên có một số đặc điểm như giới hạn, tập trung, đối xứng và bù trừ.

Sai số ngẫu nhiên
Hình ảnh minh họa về sai số ngẫu nhiên

Với hiểu biết về sai số trong đo lường, chúng ta có thể nhận ra tầm quan trọng của việc hiểu và xử lý sai số để đảm bảo kết quả đo lường chính xác và tin cậy.