Приложение В (справочное). Примеры неопределенности измерений

Приложение В
(справочное)

Примеры
неопределенности измерений

Анализ неопределенностей, связанных с данными, методами и моделями, используемыми для выявления и анализа результатов улучшения энергетических результатов, играет важную роль при их применении. Анализ неопределенности включает в себя определение распределения или погрешности результатов, обусловленных общим распределением параметров и допущениями, принятыми для определения результатов.

Областью, тесно связанной с анализом неопределенности, является анализ чувствительности. Анализ чувствительности включает в себя определение величины и значимости разброса изменений отдельных начальных параметров. Анализ чувствительности используют для определения тех данных, которые требуют точного определения, и тех данных, которые менее чувствительны и, следовательно, в меньшей степени влияют на общую точность.

Пример 1. Настоящий пример демонстрирует, как можно использовать "не откалиброванные" средства измерений, обеспечивая при этом обоснованность результатов. Допустим, что необходимо измерить объем протечки воды из-под крана за временной промежуток 24 ч. Откалиброванной емкости для измерения объема нет. В качестве альтернативы используют стеклянную бутылку для безалкогольных напитков объемом в 1 л. Известно, что бутылка не может быть откалибрована с точностью более 15 см³. Она не может увеличиться или уменьшиться в размере таким образом, чтобы изменить свой объем более чем на 5 см³, в противном случае это привело бы к ее разрушению. Принимается решение считать объем воды, равным 1 л, когда бутылка будет наполнена до края. Такой подход дает "страховочный запас", близкий к 20 см³, учитывая практику производителей безалкогольных продуктов оставлять некоторое пространство (приблизительно 20 см³) между жидкостью и крышкой бутылки. В указанном случае результат может быть сформулирован как точный нижний предел (например, минимум).

Пример 2. Имеются три следующие хронометра:

А: механические часы с часовой, минутной и секундной стрелками и градуировкой секунд на циферблате;

В: механический секундомер с градуировкой в 1/2 с;

С: электронный секундомер, отображающий градацию в цифровом виде с шагом 1/10 с.

Три человека будут смотреть короткий видеоклип; каждый самостоятельно должен измерить время начала и завершения видеоклипа. После завершения проигрывания видеоклипа результат хронометра А составляет 33 с, хронометра В - 28,5 с и хронометра С - 30,03 с. Общий диапазон погрешности составляет 4,5 с. Видеоклип показывают в течение 30000 с, что дает различные варианты измерений, обусловленные характеристиками хронометров и использующих хронометры людей. Погрешность 4,5 с может считаться малозначимой для регистрируемых результатов, если видеоклип используется в целях обеспечения безопасности организации и определение времени не является важным; однако, если видеоклип предназначен для реальной телевизионной рекламы, указанную погрешность можно рассматривать как чрезмерную и дорогостоящую. Цель примера состоит в том, чтобы показать, что одна и та же погрешность может быть приемлемой для применения и потребностей одного пользователя и неприемлемой для других пользователей. Важно определить, понять и рассчитать погрешность для определения ее влияния на регистрируемые результаты.

Пример 3. При измерении высоты стола можно получить значение 1 м. В связи с наличием погрешности измерений нельзя достоверно утверждать, что высота стола составляет 1,0 м. Имеющийся опыт использования измерительной ленты позволяет быть полностью уверенным в том, что она не растянется и не сократится более чем на 3 см. Используемый метод измерения дает погрешность не более чем на 2 см. Следовательно, совокупная погрешность, обусловленная погрешностью измерительной ленты и погрешностью способа измерения, будет составлять не более 5 см. Тогда с полной уверенностью можно утверждать, что высота стола - не более 1,05 м и не менее 95 см. Также можно с полной уверенностью констатировать, что стол не менее 95 см в высоту. Таким же образом можно с полной уверенностью констатировать, что стол не более 1,05 м в высоту.

Примечание - Никакое измерение не является точным. Несовершенства приводят к появлению ошибки в результатах измерения. Следовательно, оценка энергетических результатов является приближенной и только тогда является полной, когда сопровождается данными о степени неопределенности этого приближения.