Kalibrasi dan Ketidakpastian Pengukuran

Jika sebuah termometer menunjukkan 25.0 °C, angka itu tidak bermaksud suhu sebenar diketahui dengan ketepatan tanpa batas. Bacaan dipengaruhi oleh resolusi alat, keadaan persekitaran, kaedah penggunaan dan rantaian rujukan yang digunakan untuk mentafsir bacaan. Sains pengukuran menangani perkara ini secara terbuka supaya keputusan dapat dibandingkan dan digunakan dengan tahap keyakinan yang sesuai.

Kalibrasi menghubungkan bacaan dengan rujukan

Kalibrasi ialah proses yang, dalam keadaan tertentu, menentukan hubungan antara nilai yang diberikan oleh piawai pengukuran dengan petunjuk alat. Hubungan itu kemudian boleh digunakan untuk memperoleh hasil pengukuran daripada petunjuk alat. Kalibrasi bukan semata-mata melaraskan alat sehingga bacaannya kelihatan betul; pelarasan dan kalibrasi ialah perkara yang berbeza.

Bayangkan penimbang yang diuji menggunakan jisim rujukan. Jika petunjuk penimbang berbeza secara sistematik daripada nilai rujukan, maklumat kalibrasi membantu menentukan pembetulan atau hubungan yang sesuai. Namun, hasil selepas pembetulan masih mempunyai ketidakpastian kerana rujukan, alat, prosedur dan keadaan penggunaan sendiri tidak sempurna.

Ketidakpastian bukan sekadar kesilapan

Ketidakpastian pengukuran menerangkan sebaran nilai yang munasabah untuk kuantiti yang diukur berdasarkan maklumat yang tersedia. Ia tidak sama dengan satu kesilapan yang diketahui. Sesetengah kesan sistematik boleh dikenal pasti lalu dibetulkan, tetapi pembetulan itu sendiri mempunyai ketidakpastian. Sumber lain boleh dinilai daripada pengukuran berulang, spesifikasi alat, data kalibrasi atau pengetahuan tentang kaedah.

Pengukuran berulang juga membantu membezakan kestabilan daripada ketepatan terhadap rujukan. Sekumpulan bacaan boleh sangat rapat antara satu sama lain tetapi semuanya tersasar jika terdapat kesan sistematik yang belum ditangani. Sebaliknya, bacaan yang tersebar luas menunjukkan kebolehulangan yang lemah walaupun puratanya kebetulan hampir dengan nilai rujukan.

Mengapa ketidakpastian perlu dilaporkan

Dua makmal mungkin melaporkan nilai yang sedikit berbeza tanpa benar-benar bercanggah. Untuk menilai perbezaan itu, kita perlu mengetahui ketidakpastian yang berkaitan dengan setiap hasil. Dalam kerja kalibrasi, ketidakpastian juga bertambah sepanjang rantaian perbandingan daripada rujukan aras tinggi kepada sistem pengukuran yang digunakan di lapangan. Oleh sebab itu, kebolehkesanan bukan bermaksud setiap alat mempunyai ketepatan yang sama dengan piawai tertinggi.

Bagaimana kita mengetahui hal ini?