Het is cruciaal om de betekenis en verschillen van onzekerheid, fouten en tolerantie te kennen. De reden hiervoor is dat deze parameters helpen bij het maken van werkende onderdelen. Onthoud dat wanneer we metingen verrichten, de metingen of resultaten nooit nauwkeurig zijn. Dit geldt ongeacht of je handmatig meet of geavanceerde machines gebruikt.
Hierdoor blijft er twijfel bestaan over de meetresultaten. Daarom is het gebruik van parameters zoals onzekerheid en tolerantie handig. Onthoud dat deze parameters veel gebruikt worden bij laboratoriumtesten en de fabricage van onderdelen. In dit artikel bespreek ik onzekerheid, fouten en tolerantie en hun belangrijkste verschillen. Laten we beginnen.
Wat is meetonzekerheid?
Onzekerheid is een belangrijke parameter die gebruikt wordt in verschillende laboratoria en testen. Het geeft het idee dat de uitgevoerde meting niet 100% nauwkeurig is. Tijdens de productie of het testen moet rekening worden gehouden met bepaalde kansen of fouten. Met andere woorden, onzekerheid geeft een waarschijnlijkheid van fouten aan voor een exacte meting. Het geeft aan dat de uiteindelijke meting iets hoger of lager kan zijn dan de genoteerde meting.
Onzekerheid wordt geschreven als ±0,1, ±0,2, ±0,3, enzovoort. De plus- en mintekens geven aan dat de specifieke meting hoger of lager kan zijn met dat specifieke getal. Stel dat je 20 cm meet met ±0,5 zekerheid. Dit betekent dat de meting er iets naast zit, met een mogelijke variatie van ±0,5.
Dit betekent dat de meting zowel 20,5 cm als 19,5 cm kan zijn. Dit is de beste manier om de verwarring weg te nemen en de boodschap over te brengen dat de meting niet als perfect moet worden beschouwd. Het is goed om op te merken dat onzekerheid niet alleen geldt voor handmatige metingen, maar ook voor metingen door machines. Onthoud dat zowel mensen als machines altijd fouten kunnen maken.
Verschillende factoren kunnen de aflezing iets minder nauwkeurig maken. Dit zijn onder andere vochtigheid, temperatuur en markeringen op grote schaal. Door gebruik te maken van onzekerheid vermindert u echter de kans op fouten. Deze onzekerheid is nog belangrijker als u onderdelen of producten maakt die precisie vereisen.
Hoe bereken je onzekerheid?
Er zijn twee aflezingen of metingen die in laboratoria worden gebruikt. Deze omvatten de gemeten en ware waarden. De werkelijke waarde bepaalt de fouten en de onzekerheid. Het berekenen van de onzekerheid helpt dus om te bepalen hoeveel een gemeten waarde afwijkt van de werkelijke waarde. Hier is de exacte formule die je kunt gebruiken om de onzekerheid te berekenen:
Onzekerheid ≈ (Maximumwaarde - Minimumwaarde) ÷ 2
Stel je hebt een staaf en je meet deze met specifieke meetinstrumenten. Tijdens deze metingen krijg je verschillende waarden, zoals 50 cm, 49,3 cm, 49,5 cm, 50,5 cm en 50,7 cm. Dit betekent dat je bij elke meting een klein verschil hebt gevonden. Aangezien er afwijkingen zijn in de metingen, duidt dit op onzekerheid.
Om deze te berekenen, neem je de maximale meetwaarde en trek je deze af van de minimale meetwaarde. Bijvoorbeeld:
Onzekerheid = (50,7 - 49,3) ÷ 2 = 0,7 cm (of ±0,7 cm)
De gemeten waarde is ongeveer 50 cm ±0,7 cm. Dit betekent dat de werkelijke waarde in deze metingen 50 cm ±0,7 cm kan zijn. Het geeft aan dat de waarde 0,7 cm lager of 50 cm hoger kan zijn dan 50 cm. Je kunt de onzekerheid met deze formule ook voor andere waarden berekenen.
Wat is meetfout?
Zoals eerder vermeld, geeft onzekerheid de waarschijnlijkheid van een fout aan. De fout zelf is echter het verschil tussen je gemeten waarde en de werkelijke waarde. Er zijn voornamelijk twee soorten fouten: positieve en negatieve. Bijvoorbeeld, als uw gemeten waarde 30 cm is. De werkelijke waarde van deze meting is echter 33 cm.
Dit betekent dat er fouten zijn van -3 cm. Omdat het min is, zou het een negatieve fout zijn. Op dezelfde manier, als je werkelijke waarde 30 cm was en je meetwaarde 33 cm. In dat geval is er een fout van 3 cm, en dat wordt een positieve fout genoemd. Verward over hoe je fouten berekent? Hier is de formule:
Fout = gemeten waarde - werkelijke waarde
Het is opmerkelijk dat metingen nooit 100% kunnen zijn, zelfs niet met de modernste methoden. Meerdere factoren veroorzaken meetfouten. Deze omvatten problemen met gereedschappen, omgevingsinvloeden, fouten van de persoon, enzovoort. Helaas kunnen we niet alle factoren controleren om 100% nauwkeurige metingen te krijgen. Als we dat wel konden, hadden we de fouten geëlimineerd. Het is echter altijd gunstig om de fout te kennen als je in een laboratorium werkt met verschillende apparatuur.
Soorten fouten
Fouten kunnen worden ingedeeld naar hun oorzaken. Sommige fouten kunnen tot op zekere hoogte worden beperkt, maar ze vereisen uiterste zorgvuldigheid en gecontroleerde omgevingen. Hier volgt een lijst van deze soorten:
- Menselijke fout
- Willekeurige fout
- Systematische fout
- Kalibratiefouten
Zoals ik al zei, zijn fouten onvermijdelijk, hoe goed je meetvaardigheden ook zijn. Ze zijn onvermijdelijk, dus inzicht erin is cruciaal om de impact op precisieonderdelen of -testen te beperken. Menselijke fouten behoren tot de meest voorkomende soorten als gevolg van menselijke nalatigheid. Zelfs als je met de grootste aandacht meet, zul je nog fouten maken. Willekeurige fouten ontstaan door een onvoorspelbare factor.
Het foutenbereik kan telkens variëren door toevallige fouten. Systematische fouten en kalibratiefouten zijn nauw verwant. Ze worden veroorzaakt door een verkeerde kalibratie of defecte meetinstrumenten. Deze fout is echter over het algemeen consistent, ongeacht hoe vaak u meet. Waarom? Dat komt omdat je gebrekkig gereedschap gebruikt, of omdat het niet gekalibreerd is om je een nauwkeurige meting te geven.
Wat is tolerantie?
Tolerantie is een andere belangrijke parameter, maar verschilt van zowel onzekerheid als fouten. Hoe? Tolerantie geeft namelijk een toelaatbare of toegestane variatie in de waarde aan. Met andere woorden, het verwijst naar de aanvaardbare afwijking voor het testen of assembleren van verschillende onderdelen. Stel je hebt een staaf met een lengte van 70 mm met een tolerantie van ±0,4 mm.
Dit betekent dat de staaf 70 mm moet zijn. Als het echter 69,6 of 70,6 is, is het nog steeds acceptabel en zal je specifieke bewerking niet stoppen. Deze ±0,4 mm is eigenlijk een variatie of afwijking, maar dit bereik is acceptabel. Deze plus-minus (±) geeft het variatiebereik aan, dat niet doorslaggevend is voor het test- of productieproces. Stel dat je een test uitvoert in een milieu testkamer. Bij deze test is de temperatuurtolerantie ±2 graden Celsius.
In zo'n geval is je test goed als de temperatuur tussen 32 of 28 en 32 graden Celsius ligt. De afwijking van ±2 graden Celsius is acceptabel voor deze test en je krijgt nog steeds nauwkeurige resultaten. Hierdoor kun je de temperatuur instellen op 30 graden Celsius, maar met acceptabele variaties. Dit is erg handig als je klimaatkamers oud zijn en licht fluctueren in temperatuur.
Verschil tussen onzekerheid, fout en tolerantie
Onzekerheid, fouten en tolerantie zijn verschillende concepten. In feite dienen ze verschillende doelen voor ingenieurs en fabrikanten. Allereerst verwijst onzekerheid naar de mogelijkheid van fouten. Het geeft aan dat fabrikanten niet blindelings op de meting moeten vertrouwen. Er is een kans op fouten in de meting, waarmee rekening moet worden gehouden. Dit helpt bij het nemen van beslissingen bij de productie van onderdelen waar precisie het belangrijkst is.
Fouten daarentegen zijn afwijkingen tussen de gemeten en de werkelijke waarden. Je voert metingen uit maar zit er duidelijk naast met de werkelijke waarde, wat resulteert in een fout. Productiefouten helpen bij het identificeren van het exacte probleem. Wanneer fabrikanten fouten tegenkomen, identificeren ze mogelijke oorzaken, zoals gebrekkig gereedschap of menselijke fouten. Als gevolg daarvan proberen ze de fouten zoveel mogelijk te verwijderen. Dit helpt hen uiteindelijk om betrouwbare onderdelen of producten te maken.
Tot slot staat tolerantie een aanvaardbare afwijking toe. Met andere woorden, het geeft een grens aan waarboven een fout aanvaardbaar is. Deze wordt aangeduid met plus-minus (±) en geeft aan of de gemaakte fout het functioneren van onderdelen beïnvloedt. Stel dat twee onderdelen moeten passen om goed te werken. Tolerantie vertegenwoordigt de aanvaardbare afwijking voor onderdelen om nog steeds op elkaar te passen. Eenvoudig gezegd betekent tolerantie dat onderdelen of producten bruikbaar zijn als ze fouten hebben binnen een bepaald (acceptabel) bereik.
| Onzekerheid | Fout | Tolerantie |
| Twijfel over metingen | Afwijking van werkelijke waarde | Toegestane limiet |
| Over proces | Over de werkelijke waarde | Over design |
| Toont betrouwbaarheid | Toont fout | Verzekert functie |
| Op waarschijnlijkheid gebaseerd | Exact verschil | Focus op aanvaardbaarheid |
Conclusie
Laten we concluderen: laboratoriumtests en de productie van producten stellen andere eisen. Soms gaat het om metingen en parameters. Deze parameters geven aan of de verschillende onderdelen het eindproduct zullen maken en of de test succesvol was of niet. Ze helpen ook bij de besluitvorming door te bepalen of de meting van het onderdeel acceptabel is of niet.
Onzekerheid, fout en tolerantie zijn integrale elementen in elk productieproces. Onzekerheid geeft het mogelijke bereik van fouten of twijfel in de meting aan. Een fout daarentegen duidt op een duidelijke afwijking tussen de gemeten en werkelijke waarden. Tolerantie, ten slotte, verwijst naar het aanvaardbare bereik van de afwijking of fout. Fabrikanten gebruiken alle drie de parameters om een product te maken dat geschikt is voor gebruik in echte situaties.