Standardunsicherheit
Messwesen
Basiswissen
Angaben wie 2445(23) oder 11,8 ± 1,23 geben oft eine sogenannte Standardunsicherheit an. Sie ist aber nicht identisch mit der Standardabweichung Sigma.
Definition
Man führt eine bestimmte Messung mehrere Male hintereinander aus. Üblicherweise erhält man dann nicht immer denselben Messwert. Die Werte schwanken eher zufällig. Angenommen man misst 10 mal hinteinander, wie viele Sekunden eine Spielzeuglok für eine Strecke von 100 cm braucht. Die Messergebnisse könnten so aussehen: 10; 11; 12; 10; 12; 12; 12; 13; 14 und 12. Von diesem Werten kann die statistische Standardabweichung berechnen. Diese Standardabweichung ist dann gleich der Standardunsicherheit. Im Beispiel wäre der Wert bei etwa 1,23 Sekunden. Siehe auch Standardabweichung berechnen ↗
Woher stammt diese Definition?
Die Berechnung der Standardunsicherheit ist international geregelt durch das JGCM, das Joint Committee for Guides in Metrology. Die Empfehlung werden veröffentlich im sogenannten GUM: Guide to the expression of uncertainty in measurement.
Schreibweisen
- Es gibt verschiedene formale Schreibweisen für die Standardunsicherheit.
- Diese werden hier kurz vorgestellt.
±
- Man hat die Messwerte: 10, 11, 12, 10, 12, 12, 12, 13, 14 und 12
- Das arithmetische Mittel davon ist: 11,8
- Die Standardunsicherheit ist rund: 1,23
- Angabe: 11,8 ± 1,23
()
- Man hat die Messwerte: 20, 20, 20, 21, 20, 19, 20, 20, 19, 20
- Das arithmetische Mittel davon ist: 19,90
- Die Standarabweichung davon ist: 0,57
- Die Angabe: 11,80(57)
- Meint: 11,80 ± 0,57
68 %
Viele (nicht alle) Messgrößen sind normalverteilt. Ob eine Messgröße normalverteilt ist, kann man erst nach statistischen Untersuchen angeben. Normalverteilungen entstehen oft dann, wenn viele zufällige und voneinander unahbängige Störfaktoren auf eine Messgröße einwirken. Wenn eine Messgröße normalverteilt ist, dann gilt: etwa 68 % aller Messwerte liegen in einem Bereich von einer Standardunsicherheit unter dem arithmetischen Mittel bis zu einer Standardabweichung über dem arithmetischen Mittel. Im Beispiel mit der ()-Angabe hieße das: 68 % aller Messwerte liegen im Bereich von 11,23 bis 12,37. Siehe auch Ein-Sigma-Regel ↗