Перейти к содержанию

Повторяемость измерений

В даташите датчика влажности рядом стоят «точность ±5 %» и «повторяемость ±1 %». Это разные свойства: первое говорит, насколько показание далеко от истины, второе — насколько показания совпадают между собой при одинаковых условиях. Разбираем определения VIM и пример DHT11.

Обновлено Редакция GAW

Повторяемость измерений (measurement repeatability) — прецизионность измерений при условиях повторяемости, то есть степень близости результатов повторных измерений одного объекта (VIM, JCGM 200:2012, п. 2.21). Условия повторяемости VIM перечисляет явно (п. 2.20): та же методика, те же операторы, та же измерительная система, те же рабочие условия и то же место, повторные измерения за короткий период.

Повторяемость, промежуточная прецизионность, воспроизводимость

Понятие (VIM)Что остаётся тем жеЧто меняется
Повторяемость, п. 2.21методика, оператор, прибор, условия, местоничего, короткий период
Промежуточная прецизионность, п. 2.23методика, местовремя (долгий период), могут меняться калибровки, операторы, приборы
Воспроизводимость, п. 2.25объект измеренияместо, операторы, измерительные системы

Чем больше меняется, тем шире разброс. Поэтому, сравнивая два прибора, полезно понимать, при каких условиях получены цифры: повторяемость одного экземпляра на столе ничего не говорит о том, как разойдутся два экземпляра на разных объектах.

Повторяемость — не точность

Повторяемость описывает только случайную составляющую: насколько показания совпадают между собой. Постоянный сдвиг всех показаний она не видит — это систематическая погрешность. Разница хорошо видна в паспорте датчика DHT11 (разд. 5):

Параметр DHT11ВлажностьТемпература
Повторяемость±1 % RH±0,2 °C
Точность при 25 °C±5 % RH±2 °C

Датчик стабильно показывает одно и то же, но это «одно и то же» может отличаться от истины в несколько раз сильнее, чем разброс. Подробнее о разнице понятий — в термине «Точность и разрешение измерения», о самом датчике — в карточке DHT11 и DHT22.

Где это пригодится

Стандартное отклонение серии отсчётов при условиях повторяемости — готовая оценка типа A для неопределённости измерения (VIM, п. 2.28). Хорошая повторяемость при плохой точности — повод откалибровать прибор: постоянный сдвиг убирается поправкой, а случайный разброс — нет, его можно только усреднить.

Частые вопросы

Чем повторяемость отличается от воспроизводимости?

Условиями. Повторяемость — разброс при тех же методике, операторе, приборе, рабочих условиях и месте за короткий срок (VIM, п. 2.20–2.21). Воспроизводимость — разброс, когда меняются место, операторы и измерительные системы (п. 2.24–2.25). Воспроизводимость почти всегда хуже.

Если повторяемость хорошая, датчик точный?

Нет. У DHT11 повторяемость по температуре ±0,2 °C, а точность ±2 °C (DHT11 Product Manual, разд. 5): показания хорошо совпадают между собой, но могут быть одинаково сдвинуты на градус-другой. Сдвиг — это систематическая погрешность, её убирают калибровкой по эталону.

Как проверить повторяемость самому?

Сделать серию отсчётов подряд, не меняя ничего: тот же прибор, та же схема, тот же объект, короткий промежуток времени. Стандартное отклонение серии — оценка повторяемости и одновременно оценка неопределённости типа A (VIM, п. 2.28).

Источники

  1. JCGM 200:2012. International vocabulary of metrology — Basic and general concepts and associated terms (VIM), 3rd edition — 2.20: условие повторяемости — та же методика, те же операторы, та же измерительная система, те же рабочие условия и то же место, повторные измерения одного или подобных объектов за короткий период; 2.21: повторяемость — прецизионность при условиях повторяемости; 2.22–2.23: промежуточная прецизионность — та же методика и место, длительный период, могут меняться калибровки, операторы, системы; 2.24: условие воспроизводимости — разные места, операторы, измерительные системы; 2.25: воспроизводимость — прецизионность при условиях воспроизводимости; 2.28: оценка неопределённости типа A по значениям, полученным при условиях повторяемости, промежуточной прецизионности или воспроизводимости
  2. Aosong Electronics. DHT11 Product Manual (англ., ранняя редакция без номера) — архивная копия официального файла; разд. 5 «Product parameters»: влажность — повторяемость ±1 % RH, точность при 25 °C ±5 % RH, гистерезис < ±0,3 % RH, долговременная стабильность < ±0,5 % RH в год; температура — повторяемость ±0,2 °C, точность при 25 °C ±2 °C

Нашли ошибку?