Die Bedeutung und die Unterschiede von Unsicherheit, Fehler und Toleranz zu kennen, ist von entscheidender Bedeutung. Der Grund dafür ist, dass diese Parameter zur Herstellung funktionierender Teile beitragen. Vergessen Sie nicht, dass die Messwerte oder Ergebnisse nie genau sind, wenn wir Messungen vornehmen. Dies gilt unabhängig davon, ob Sie manuell oder mit modernen Maschinen messen.
Infolgedessen bleiben Zweifel an den Messergebnissen bestehen. Aus diesem Grund ist die Verwendung von Parametern wie Unsicherheit und Toleranz sehr nützlich. Denken Sie daran, dass diese Parameter bei Laborprüfungen und bei der Herstellung von Teilen weit verbreitet sind. In diesem Artikel werde ich auf Unsicherheit, Fehler und Toleranz und ihre wichtigsten Unterschiede eingehen. Lassen Sie uns beginnen.
Was ist Messunsicherheit?
Die Messunsicherheit ist ein wichtiger Parameter, der in verschiedenen Labors und bei Prüfungen verwendet wird. Sie zeigt an, dass die vorgenommene Messung nicht 100% genau ist. Bei der Herstellung oder Prüfung müssen gewisse Chancen oder Fehler berücksichtigt werden. Mit anderen Worten: Die Unsicherheit gibt die Wahrscheinlichkeit von Fehlern bei exakten Messungen an. Sie zeigt, dass die endgültige Messung etwas höher oder niedriger sein kann als die notierte Messung.
Die Unsicherheit wird mit ±0,1, ±0,2, ±0,3 und so weiter angegeben. Die Plus- und Minuszeichen zeigen an, dass die spezifische Messung entweder um diese spezifische Zahl höher oder niedriger sein kann. Angenommen, Sie messen 20 cm mit einer Genauigkeit von ±0,5. Das bedeutet, dass die Messung leicht abweicht, mit einer möglichen Abweichung von ±0,5.
Das bedeutet, dass die Messung entweder 20,5 cm oder 19,5 cm betragen kann. Dies ist der beste Weg, um die Verwirrung zu beseitigen und die Botschaft zu vermitteln, dass die Messung nicht als perfekt angesehen werden sollte. Es ist erwähnenswert, dass die Unsicherheit nicht nur bei manuellen, sondern auch bei maschinellen Messungen berücksichtigt wird. Denken Sie daran, dass sowohl Menschen als auch Maschinen immer für Fehler anfällig sind.
Verschiedene Faktoren können die Ablesung etwas ungenauer machen. Dazu gehören Luftfeuchtigkeit, Temperatur, großflächige Messmarkierungen und vieles mehr. Durch die Nutzung der Unsicherheit verringern Sie jedoch die Wahrscheinlichkeit von Fehlern. Diese Unsicherheit ist sogar noch wichtiger, wenn Sie Teile oder Produkte herstellen, die Präzision erfordern.
Wie wird die Unsicherheit berechnet?
Es gibt zwei Messwerte oder Messungen, die in Laboratorien verwendet werden. Dazu gehören der gemessene und der wahre Wert. Der wahre Wert bestimmt die Fehler und die Unsicherheit. Mit Hilfe der Unsicherheitsberechnung lässt sich also feststellen, wie stark ein gemessener Wert vom wahren Wert abweicht. Hier ist die genaue Formel, mit der Sie die Unsicherheit berechnen können:
Messunsicherheit ≈ (Maximalwert - Minimalwert) ÷ 2
Nehmen wir an, Sie haben einen Stab und messen ihn mit bestimmten Messwerkzeugen. Bei diesen Messungen erhalten Sie unterschiedliche Werte, z. B. 50 cm, 49,3 cm, 49,5 cm, 50,5 cm und 50,7 cm. Das bedeutet, dass Sie bei jeder Messung eine kleine Abweichung feststellen. Da es Abweichungen bei den Messungen gibt, deutet dies auf eine Unsicherheit hin.
Um ihn zu berechnen, nehmen Sie den maximalen Messwert und ziehen ihn vom minimalen Messwert ab. Zum Beispiel:
Messunsicherheit = (50,7 - 49,3) ÷ 2 = 0,7 cm (oder ±0,7 cm)
Der gemessene Wert liegt bei 50 cm ±0,7 cm. Das bedeutet, dass der wahre Wert bei diesen Messungen 50 cm ±0,7 cm betragen kann. Das bedeutet, dass der Wert entweder 0,7 cm kleiner oder 50 cm größer als 50 cm sein kann. Sie können die Unsicherheit mit dieser Formel auch für andere Werte berechnen.
Was ist ein Messfehler?
Wie bereits erwähnt, gibt die Unsicherheit die Wahrscheinlichkeit eines Fehlers an. Der Fehler selbst ist jedoch die Differenz zwischen Ihrem gemessenen Wert und dem wahren Wert. Es gibt hauptsächlich zwei Arten von Fehlern: positive und negative. Ein Beispiel: Ihr gemessener Wert beträgt 30 cm. Der wahre Wert dieser Messung beträgt jedoch 33 cm.
Das bedeutet, dass es Fehler von -3 cm gibt. Da es sich um einen Minuswert handelt, wäre dies ein negativer Fehler. Ähnlich verhält es sich, wenn Ihr wahrer Wert 30 cm und Ihr Messwert 33 cm beträgt. In einem solchen Fall liegt ein Fehler von 3 cm vor, der als positiver Fehler bezeichnet wird. Sind Sie verwirrt, wie man Fehler berechnet? Hier ist die Formel:
Fehler = Gemessener Wert - Wahrer Wert
Es ist anzumerken, dass Messungen nie 100% sein können, auch nicht mit den modernsten Methoden. Mehrere Faktoren verursachen Messfehler. Dazu gehören Probleme bei den Werkzeugen, Umwelteinflüsse, Fehler der Person und so weiter. Leider können wir nicht alle Faktoren kontrollieren, um 100% genaue Messungen zu erhalten. Wären wir dazu in der Lage, hätten wir die Fehler beseitigt. Es ist jedoch immer von Vorteil, die Fehler zu kennen, wenn man in einem Labor arbeitet, in dem unterschiedliche Ausstattung.
Arten von Fehlern
Fehler können nach ihren Ursachen klassifiziert werden. Einige Fehler können bis zu einem gewissen Grad gemildert werden, aber sie erfordern äußerste Sorgfalt und kontrollierte Umgebungen. Hier ist die Liste dieser Arten:
- Menschliches Versagen
- Zufälliger Fehler
- Systematischer Fehler
- Fehler bei der Kalibrierung
Wie ich bereits erwähnt habe, sind Fehler unvermeidlich, unabhängig davon, wie gut Ihre Messkenntnisse sind. Sie sind unvermeidlich, und deshalb ist es wichtig, sie zu verstehen, um ihre Auswirkungen auf Präzisionsteile oder Prüfungen zu mindern. Menschliche Fehler gehören zu den am häufigsten auftretenden Fehlern, die auf menschliche Nachlässigkeit zurückzuführen sind. Selbst wenn Sie mit größter Sorgfalt messen, können Ihnen Fehler unterlaufen. Zufällige Fehler sind auf einen unvorhersehbaren Faktor zurückzuführen.
Der Fehlerbereich kann aufgrund von Zufallsfehlern jedes Mal variieren. Systematische und Kalibrierungsfehler sind eng miteinander verbunden. Sie werden durch eine falsche Kalibrierung oder fehlerhafte Messgeräte verursacht. Dieser Fehler ist jedoch im Allgemeinen gleichbleibend, unabhängig davon, wie oft Sie messen. Und warum? Weil Sie fehlerhafte Werkzeuge verwenden oder diese nicht so kalibriert sind, dass sie einen genauen Messwert liefern.
Was ist Toleranz?
Die Toleranz ist ein weiterer wichtiger Parameter, der sich jedoch sowohl von der Unsicherheit als auch von den Fehlern unterscheidet. Warum? Der Grund dafür ist, dass die Toleranz eine zulässige oder erlaubte Abweichung des Wertes angibt. Mit anderen Worten, sie bezieht sich auf die zulässige Abweichung bei der Prüfung oder Montage verschiedener Teile. Angenommen, Sie haben eine Stange mit einer Länge von 70 mm und einer Toleranz von ±0,4 mm.
Das bedeutet, dass die Stange 70 mm lang sein muss. Wenn er jedoch 69,6 oder 70,6 mm beträgt, ist dies immer noch akzeptabel und Ihr spezieller Vorgang wird nicht gestoppt. Diese ±0,4 mm sind eigentlich eine Abweichung, aber dieser Bereich ist akzeptabel. Dieses Plus-Minus (±) gibt die Schwankungsbreite an, die für den Prüf- oder Herstellungsprozess nicht von Bedeutung ist. Angenommen, Sie führen eine Prüfung in einem Umweltprüfkammer. Bei diesem Test beträgt die Temperaturtoleranz ±2 Grad Celsius.
In einem solchen Fall ist Ihr Test in Ordnung, wenn die Temperatur zwischen 32 oder 28 und 32 Grad Celsius liegt. Die Abweichung von ±2 Grad Celsius ist für diesen Test akzeptabel, und Sie werden immer noch genaue Ergebnisse erhalten. So können Sie die Temperatur auf 30 Grad Celsius einstellen, aber mit akzeptablen Abweichungen. Dies ist sehr hilfreich, wenn Ihre Klimakammern alt sind und leichte Temperaturschwankungen aufweisen.
Unterschied zwischen Ungewissheit, Fehler und Toleranz
Ungewissheit, Fehler und Toleranz sind unterschiedliche Konzepte. In der Tat dienen sie unterschiedlichen Zwecken für Ingenieure und Hersteller. Zunächst einmal bezieht sich die Unsicherheit auf die Möglichkeit von Fehlern. Sie bedeutet, dass die Hersteller den Messungen nicht blind vertrauen sollten. Es besteht die Möglichkeit von Messfehlern, die berücksichtigt werden müssen. Dies erleichtert die Entscheidungsfindung bei der Herstellung von Teilen, bei denen es auf Präzision ankommt.
Fehler hingegen sind Abweichungen zwischen den gemessenen und den tatsächlichen Werten. Sie führen Messungen durch, liegen aber deutlich vom wahren Wert ab, was zu einem Fehler führt. Fertigungsfehler helfen bei der Identifizierung des genauen Problems. Wenn Hersteller auf Fehler stoßen, suchen sie nach möglichen Ursachen, z. B. fehlerhafte Werkzeuge oder menschliches Versagen. Daraufhin versuchen sie, die Fehler so weit wie möglich zu beseitigen. Dies hilft ihnen schließlich, zuverlässige Teile oder Produkte herzustellen.
Und nicht zuletzt erlaubt die Toleranz eine akzeptable Abweichung. Mit anderen Worten, sie gibt einen Grenzwert an, über den hinaus ein Fehler akzeptabel ist. Sie wird mit Plus-Minus (±) bezeichnet und gibt an, ob der gemachte Fehler die Funktion der Teile beeinträchtigt. Angenommen, zwei Teile müssen zusammengefügt werden, damit sie richtig funktionieren. Die Toleranz gibt die zulässige Abweichung an, damit die Teile noch zueinander passen. Einfach ausgedrückt bedeutet Toleranz, dass Teile oder Produkte brauchbar sind, wenn sie Fehler innerhalb eines bestimmten (akzeptablen) Bereichs aufweisen.
| Ungewissheit | Fehler | Toleranz |
| Zweifel an der Messung | Abweichung vom wahren Wert | Erlaubte Grenze |
| Über den Prozess | Über den tatsächlichen Wert | Über Design |
| Zeigt Zuverlässigkeit | Zeigt Fehler | Gewährleistet Funktion |
| Wahrscheinlichkeitsrechnung | Genaue Differenz | Schwerpunkt Akzeptanz |
Abschluss
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Laborprüfungen und Produktherstellung unterschiedliche Anforderungen stellen. Manchmal handelt es sich um Messungen und Parameter. Diese Parameter zeigen an, ob die verschiedenen Teile das Endprodukt bilden werden und ob der Test erfolgreich war oder nicht. Sie helfen auch bei der Entscheidungsfindung, indem sie bestimmen, ob die Messung des Teils akzeptabel ist oder nicht.
Unsicherheit, Fehler und Toleranz sind integrale Bestandteile eines jeden Produktionsprozesses. Die Messunsicherheit gibt den möglichen Bereich von Fehlern oder Zweifeln bei einer Messung an. Im Gegensatz dazu zeigt ein Fehler eine deutliche Abweichung zwischen den gemessenen und den wahren Werten an. Die Toleranz schließlich bezieht sich auf den akzeptablen Bereich der Abweichung oder des Fehlers. Die Hersteller verwenden alle drei Parameter, um ein Produkt herzustellen, das für den Einsatz in der Praxis geeignet ist.