Výklad - přesnost měření

Zcela teoreticky vzato cílem měření je zjistit „správnou“ („skutečnou“, „pravou“) hodnotu měřené veličiny. Toto se nám však prakticky nikdy nepodaří, protože správnou hodnotu prostě neznáme. V nejlepším případě můžeme naše měření porovnat s „konvenčně pravou“ hodnotou, zjištěnou např. mnohem přesnější měřicí metodou. V naprosté většině měření biologických systémů však tomu tak není, správnou hodnotu neznáme. Vždy má tedy smysl hovořit o přesnosti měření, tj. do jaké míry naše měření odpovídá skutečnosti, což můžeme vyjádřit chybou měření nebo tzv. mírou nejistoty měření. Měření pak bude tím přesnější čím menší bude jeho (absolutní) chyba, která je definována jako rozdíl měřené a skutečné hodnoty měřené veličiny (neplést s odchylkou měření). V praxi to znamená, že výsledkem měření je pouze nejlepší odhad skutečné hodnoty měřené veličiny, ke kterému připojíme nějakou míru nejistoty s jakou jsme tento odhad učinili. Místo jedné hodnoty definujeme pak interval, ve kterém leží správná hodnota měřené veličiny s určitou dostatečně velkou pravděpodobností. Tuto míru nejistoty nejčastěji určujeme z opakovaných měření statistickou analýzou jejich výsledků.

V případě měření jedné veličiny různými metodami lze hovořit i o přesnosti metody, popřípadě o přesnosti měřicího přístroje. V tomto případě vyjadřujeme přesnost relativně (nezávisle na velikosti měřené veličiny), nejčastěji pomocí tzv. relativní chyby (míry nejistoty) nebo procentové chyby (míry nejistoty), což je absolutní chyba vztažená k velikosti měřené veličiny, v případě procentové chyby ještě celé vynásobené 100.

Přesnost přístrojů

Přesnost přístrojů je definována zvlášť pro analogové a digitální měřicí přístroje.

Přesnost analogových přístrojů se vyjadřuje pomocí třídy přesnosti (maximální procentové chyba), což je relativní chyba vyjádřená v procentech, počítaná opět z absolutní chyby, ale tentokráte vztažené nikoliv k měřené veličině, nýbrž k maximálnímu rozsahu měřicího přístroje.

Přesnost digitálních přístrojů se udává pomocí procentové míry nejistoty (relativní chyby) čtení a rozsahu, které se sčítají.

Chyba čtení je pro různé vstupní hodnoty měřícího přístroje různá, chyba rozsahu je na vstupní hodnotě nezávislá.

Číslicový multimetr s rozsahem 10 V má procentové míry nejistoty rozsahu = 0,0002 % a čtení = 0,001 %.

To znamená, že pro vstupní úroveň 10 V je chyba čtení 0,1 mV, pro vstupní úroveň 1 V je chyba čtení jen 0,01 mV, chyba rozsahu je pro oba případy stejná a je rovna 0,02 mV. Celková chyba daná součtem je pak dle vstupní úrovně 0,12 mV nebo 0,03 mV.

Zcela jiný význam má citlivost měření, popřípadě rozlišení. Rozlišení se používá v souvislosti s digitalizací dat, kdy analogové veličině jednoznačně přiřazujeme číselný kód. Rozlišení je pak počítá z počtu bitů která máme k dispozici k vyjádření daného rozsahu analogových hodnot. Např. mějme analogově číslicový převodník (AD převodník) o 8 bitech, kterým kódujeme napětí z voltmetru o rozsahu 10 V. 8 bitů nám nabízí 2⁸ = 256 úrovní, to znamená, že rozlišení bude 10/256 = 0,04 V. Menší změnu vstupního napětí nebude schopen tento převodník zaznamenat. Provedeme-li zobecnění, tak citlivost (rozlišení) je nejmenší možný rozdíl měřené veličiny, který jsme schopni danou metodou rozlišit a zaznamenat. Citlivost a rozlišení nemají nic společného s přesností měření, i když ve většině případů bude zřejmě platit, že přesnější metoda je zároveň i citlivější.