측정오차와 불확도 평가

측정오차와 불확도 평가

 

1) 측정 오차

 

▶참값 (True Value)

주어진 특정한 양의 정의에 일치되는 값.  완벽한 측정으로 얻어질 수 있는 값, 참값은 본래 정해질 수 없다.
Value consistent with the definition of a given particular quantity

　

▶오차 (Error)

측정 결과에서 측정 대상의 참값을 뺀 값. 우연 성분과 계통성분으로 분류할 수 있다.
Result of a measurement minus a true value of the measurand

• 오차 = 우연 오차 + 계통 오차

• 우연 오차 = 유한 측정의 결과 - 무한 측정의 평균값

• 계통 오차 = 무한 측정의 평균값 - 참값

• 오차 = 유한 측정의 결과 - 참값

▶우연 오차(random error)

측정 결과에서 반복성이 유지되는 조건에서 같은 측정 대상을 무한번 측정한 결과의 평균값을 뺀 값. 영향량들이 시간적, 공간적으로 예측할 수 없게 변동하므로 생긴다. 우연 오차는 보정할 수 없으나 관측의 횟수를 늘림으로써 줄일 수는 있다.
Result of a measurement minus the mean that would result from an infinite number of measurements of the same measurand carried out under repeatability conditions  

 

▶계통 오차(systematic error)

반복성이 유지되는 조건에서 같은 측정 대상을 무한번 측정한 결과의 평균값에서 측정 대상의 참값을 뺀 값. 계통 오차는 우연 오차와 마찬가지로 완전히 제거할 수는 없지만 역시 줄일 수는 있다. 만약에 측정 결과에 영향을 끼치는 어떤 인자(계통 효과)로부터 계통 오차가 발생하였다면 이 효과는 양으로 표시될 수 있다. 

이 효과가 측정에서 요구되는 정확도에 비하여 무시할 수 없을 정도의 크기라면, 이를 보상하기 위하여 보정값이나 보정인자를 적용할 수 있다.
Mean that would result from an infinite number of measurements of the same measurand carried out under repeatability conditions minus a true value of the measurand

   

2) 불확도의 원인

• 측정량에 대한 불완전한 정의

• 측정량의 정의에 대한 불완전한 실현

• 대표성이 없는 표본추출

• 측정 환경의 효과에 대한 지식 부족 및 환경 조건에 대한 불완전한 측정

• 아날로그 기기에서의 개인적인 판독 차이

• 기기의 분해능과 검출 한계

• 측정표준과 표준물질의 부정확한 값

• 외부자료에서 이용하여 데이터 분석에 사용한 상수와 파라미터의 부정확한 값

• 측정방법과 측정과정에서 사용되는 근사값과 여러 가지 가정

• 외관상 같은 조건이지만 반복적인 측정에서 나타나는 변동   

3) 불확도 평가의 구분

불확도 성분의 평가는 구하는 방법에 따라 크게 불확도의 A형 평가(또는 A형 불확도 평가)와 불확도의 B형 평가(또는 B형 불확도 평가)로 분류한다. 그러나 불확도의 성분 자체가 두 가지 종류가 있다는 것은 아니다.

A형 표준불확도	B형 표준불확도
분산의 추정값 u2 은 반복 측정된 값으로부터 계산, 통계학에서 사용되는 표본분산 s2 에 해당, u 는 양(+)의 제곱근으로서 u=s	분산의 추정값 u2 은 이미 알려진 정보를 이용하여 구함
반복 측정 값의 빈도분포에 근거한 확률밀도함수에서 구함	기존의 정보 또는 문헌을 통해 측정값이 가질 수 있는 확률밀도함수를 가정하여 구함

 

4) 합성표준불확도  

측정결과가 여러 개의 다른 입력량으로부터 구해진 측정결과의 표준불확도로서 u² 로 표시되며, 측정결과에 대한 추정 표준편차이다. 불확도 전파 법칙에 의해서 구해진다.

 

5) 확장불확도  

합성표준불확도 u_c와 포함인자 k 의 곱으로서 U 로 표시된다. 측정량의 합리적인 추정값이 이루는 분포의 대부분을 포함할 것으로 기대되는 측정결과 주위의 어떤 구간을 제공한다. 포함인자 k 의 값은 그 구간에 대해 요구되는 포함확률 또는 신뢰수준에 따라 정해지는데, 보통 2와 3 사이의 값이다.