Kojemeteorologia. Sami Haapanala syksy 2013. Fysiikan laitos, Ilmakehätieteiden osasto

Samankaltaiset tiedostot
Kojemeteorologia (53695) Laskuharjoitus 1

Mittausepävarmuuden laskeminen

Mittaustulosten tilastollinen käsittely

Mitä kalibrointitodistus kertoo?

Mittaustekniikka (3 op)

t osatekijät vaikuttavat merkittävästi tuloksen epävarmuuteen Mittaustulosten ilmoittamiseen tulee kiinnittää kriittistä

Kemiallisten menetelmien validointi ja mittausepävarmuus Leena Saari Kemian ja toksikologian tutkimusyksikkö

Kojemeteorologia. Sami Haapanala syksy Fysiikan laitos, Ilmakehätieteiden osasto

Virhearviointi. Fysiikassa on tärkeää tietää tulosten tarkkuus.

Mittausjärjestelmän kalibrointi ja mittausepävarmuus

Kemometriasta. Matti Hotokka Fysikaalisen kemian laitos Åbo Akademi

MITTAUS JA VIRHELÄHTEET MITTAAMINEN MITTAAMISEEN LIITTYVIÄ KÄSITTEITÄ. Hanna-Riitta Kymäläinen

Jatkuvat satunnaismuuttujat

Mittaustuloksen esittäminen Virhetarkastelua. Mittalaitetekniikka NYMTES 13 Jussi Hurri syksy 2014

Mittaustarkkuus ja likiarvolaskennan säännöt

Kojemeteorologia. Sami Haapanala syksy Fysiikan laitos, Ilmakehätieteiden osasto

Mittausten jäljitettävyysketju

761121P-01 FYSIIKAN LABORATORIOTYÖT 1. Oulun yliopisto Fysiikan tutkinto-ohjelma Kevät 2016

Mittausprojekti 2017

LIITE 1 VIRHEEN ARVIOINNISTA

Mitä on huomioitava kaasupäästöjen virtausmittauksissa

Teemu Näykki ENVICAL SYKE

Ene LVI-tekniikan mittaukset ILMAN TILAVUUSVIRRAN MITTAUS TYÖOHJE

Anturit ja Arduino. ELEC-A4010 Sähköpaja Tomi Pulli Signaalinkäsittelyn ja akustiikan laitos Mittaustekniikka

Mallit: P4000-sarja s.2 P s.3 P s.4 P795 s.5 Anturit s.6

Sovellettu todennäköisyyslaskenta B

AKKREDITOINNIN VAATIMUKSET TESTAUSMENETELMILLE JA KALIBROINNILLE

Veden laadun jatkuvatoimisen mittaamisen ja manuaalisen na ytteenoton kokonaisepa varmuudet

Ohje laboratoriotöiden tekemiseen. Sisältö. 1 Ennen laboratorioon tuloa 2. 2 Mittausten suorittaminen 2

LIITE 1 VIRHEEN ARVIOINNISTA

LIITE 1 VIRHEEN ARVIOINNISTA

MITTAUSRAPORTTI 7017A PÄÄSTÖMITTAUKSET KREMATORIO KAJAANIN SEURAKUNTA

Osa 2: Otokset, otosjakaumat ja estimointi

Meteorologinen mittalaitetekniikka

Tilastollisen analyysin perusteet Luento 1: Lokaatio ja hajonta

Johdanto. I. TARKKUUS Menetelmä

Aktiivisuus ja suojelumittareiden kalibrointi

T Sähkömittaustekniikka, osa 2

Johdatus tilastotieteeseen

Vaisala huoltokeskuksen kalibrointipalvelut / VARMISTA MITTALAITTEESI SUORITUSKYKY SÄÄNNÖLLISELLÄ KALIBROINNILLA

MS-A0502 Todennäköisyyslaskennan ja tilastotieteen peruskurssi

Pintasääasemaverkon vikadiagnostiikkaa DADAssa

Mittaaminen menettely (sääntö), jolla tilastoyksikköön liitetään tiettyä ominaisuutta kuvaava luku, mittaluku.

Vertailutestien tulosten tulkinta Mikä on hyvä tulos?

Mittausepävarmuudesta. Markku Viander Turun yliopisto Lääketieteellinen mikrobiologia ja immunologia

Perusopintojen Laboratoriotöiden Työselostus 1

MC5 ohje. Antti Harjunpää

Kandidaatintutkielman aineistonhankinta ja analyysi

TSI DP-CALC 5815 KÄYTTÖOHJE

Teema 3: Tilastollisia kuvia ja tunnuslukuja

Nokeval. Käyttöohje. Käsiasema 540. No

Fysiikan perusteet. SI-järjestelmä. Antti Haarto

Johdatus tilastotieteeseen Estimointi. TKK (c) Ilkka Mellin (2005) 1

Gaussiset prosessit derivaattahavainnoilla regressio-ongelmassa (valmiin työn esittely)

LIITE 1 VIRHEEN ARVIOINNISTA

Käytännöt, työselostuksen rakenne ja mittaustulosten käsittely

Laskentaohjelma mittausepävarmuuden

Työ 31A VAIHTOVIRTAPIIRI. Pari 1. Jonas Alam Antti Tenhiälä

Ilkka Mellin Tilastolliset menetelmät Osa 2: Otokset, otosjakaumat ja estimointi Estimointi

Estimointi. Estimointi. Estimointi: Mitä opimme? 2/4. Estimointi: Mitä opimme? 1/4. Estimointi: Mitä opimme? 3/4. Estimointi: Mitä opimme?

Pinces AC-virtapihdit ampèremetriques pour courant AC

7.4 Fotometria CCD kameralla

PHYS-A1110 Laboratoriotyöosuus. Vastaava opettaja Jani Sainio puh: huone 138 (OK 4A)

MITTAUSEPÄVARMUUS KEMIALLISISSA MÄÄRITYKSISSÄ WORKSHOP

pitkittäisaineistoissa

Estimointi. Vilkkumaa / Kuusinen 1

Kojemeteorologia. Sami Haapanala syksy Fysiikan laitos, Ilmakehätieteiden osasto

Sovellettu todennäköisyyslaskenta B

Otoskoko 107 kpl. a) 27 b) 2654

LÄMPÖTILAN MITTAUS VASTUSANTUREILLA

TUTKIMUSAINEISTON KVANTITATIIVINEN ANALYYSI LTKY012. Timo Törmäkangas

TIEMERKINTÖJEN PALUUHEIJASTAVUUSMITTAUKSET. MITTALAITTEIDEN VALIDOINTI JA VUODEN 2013 VERTAILULENKKI Tiemerkintäpäivät Jaakko Dietrich

Esim. Pulssi-muuttujan frekvenssijakauma, aineisto luentomoniste liite 4

Esite VT 210. Mittaa: lämpö, kosteus, LIITÄNNÄT VT 210 M. VT210 + SMT 900 anturi (teleskooppinen monitoimianturi: ilmannopeus, suhteellinen kosteus,

TUTKIMUSAINEISTON ANALYYSI. LTKY012 Timo Törmäkangas

Ei välttämättä, se voi olla esimerkiksi Reuleaux n kolmio:

MATEMATIIKAN KOE, LYHYT OPPIMÄÄRÄ HYVÄN VASTAUKSEN PIIRTEITÄ

pitkittäisaineistoissa

Johtuuko tämä ilmastonmuutoksesta? - kasvihuoneilmiön voimistuminen vaikutus sääolojen vaihteluun

Regressioanalyysi. Vilkkumaa / Kuusinen 1

1. Työpaikan työntekijöistä laaditussa taulukossa oli mm. seuraavat rivit ja sarakkeet

VAISALAN STATOSKOOPPIEN KÄYTTÖÖN PERUSTUVASTA KORKEUDEN-

Ene LVI-tekniikan mittaukset ILMASTOINTIKONEEN MITTAUKSET TYÖOHJE

Suhteellisen kosteuden kalibrointien vertailu

Tilastotieteen kertaus. Vilkkumaa / Kuusinen 1

Otannasta ja mittaamisesta

Regressioanalyysi. Kuusinen/Heliövaara 1

Ilmastonmuutoksen todennäköisyysennusteet. Jouni Räisänen Helsingin yliopiston fysiikan laitos

Mittausten jäljitettävyys laboratorion näkökulma

dekantterilaseja eri kokoja, esim. 100 ml, 300 ml tiivis, kannellinen lasipurkki

LATVUSMASSAN KOSTEUDEN MÄÄRITYS METSÄKULJETUKSEN YHTEYDESSÄ

Hämeenlinna Jari Lindblad Jukka Antikainen

83950 Tietoliikennetekniikan työkurssi Monitorointivastaanottimen perusmittaukset

PIEKSÄMÄEN MELUSELVITYKSEN MELUMITTAUKSET

Monitasomallit koulututkimuksessa

Oletetaan, että virhetermit eivät korreloi toistensa eikä faktorin f kanssa. Toisin sanoen

Ilmanvirtauksen mittarit

KÄYTTÖOPAS DIGIOHM 40

n. asteen polynomilla on enintään n nollakohtaa ja enintään n - 1 ääriarvokohtaa.

Transkriptio:

Kojemeteorologia Sami Haapanala syksy 2013 Fysiikan laitos, Ilmakehätieteiden osasto

Mittalaitteiden staattiset ominaisuudet Mittalaitteita kuvaavat tunnusluvut voidaan jakaa kahteen luokkaan Staattisiin Dynaamisiin Kun olosuhteet eivät muutu tai ne muuttuvat hyvin hitaasti, voidaan mittalaitteen ominaisuuksia kuvata staattisilla tunnusluvuilla

Siirtofunktio ja kalibrointiyhtälö Siirtofunktio kertoo mittalaitteen tuottaman signaalin suhteen syötteeseen Kalibrointiyhtälö kertoo miten mittalaitteen tuottamasta signaalista saadaan syötteen arvo

Siirtofunktio ja kalibrointiyhtälö Siirtofunktion ja kalibrointiyhtälön vakiot määritetään sovittamalla mittaustuloksiin sovelias käyrä Nämä voidaan myös johtaa toisistaan Kalibrointiyhtälö voi olla suora, mutta myös polynomi-, eksponenttifunktio tms

Staattinen kalibrointi Staattisen kalibroinnin tarkoituksena on selvittää kvantitatiivisesti miten mittalaite toimii mitatessaan muuttumatonta ilmiötä Tämä tarkoittaa staattisten tunnuslukujen selvittämistä Kalibrointiyhtälö ja sen vakiot Mittauksen epävarmuus

Staattinen kalibrointi Staattisessa kalibroinnissa yhtä syötettä kerrallaan muutetaan asteittain ja ennen ulostulosignaalin lukemista odotetaan että olosuhteet tasoittuvat Jokaisella syötetasolla suoritetaan useita toistomittauksia Syöte mitataan referenssimittarilla, jonka tulisi olla kertaluokkaa tarkempi kuin kalibroitava mittari

Siirtodiagrammiin liittyviä käsitteitä Mittausalue (range): Mittaussuureen alue, jolle mittalaite on suunniteltu. Esimerkiksi 700-1100 hpa. Mittausala (span): Mittausalueen laajuus. Edellisen esimerkin tapauksessa 1100-700 hpa = 400 hpa. Staattinen lineaarisuus: Laitteen siirtofunktio on suora

Siirtodiagrammiin liittyviä käsitteitä Staattinen herkkyys (sensitivity): Siirtofunktion derivaatta Resoluutio (resolution): Pienin muutos syötteessä, joka tuottaa havaittavan muutoksen ulostulosignaalissa Kohina eli satunnaisvirhe (noise): Mittalaitteen ulostulosignaalin satunnainen vaihtelu syötteen pysyessä vakiona.

Siirtodiagrammiin liittyviä käsitteitä Ryömintä (drift): Kalibrointikäyrä muuttuu ajan kuluessa Stabiilius: Mittalaite on stabiili jos se ei ryömi

Siirtodiagrammiin liittyviä käsitteitä Hystereesi: Mittalaitteen ulostulosignaali riippuu siitä onko syöte nousussa vai laskussa

Siirtodiagrammiin liittyviä käsitteitä Kynnysarvo (threshold): Hystereesin erikoistapaus. Pienillä syötteillä ulostulosignaali pysyy nollassa, kunnes kynnysarvo ylitetään

Mittausepävarmuus Harha (bias) Toistettavuus, täsmällisyys (repeatability / precision) Tarkkuus (accuracy)

Mittausepävarmuus Mittausvirhe määritellään x mitattu x syöte Monien luonnonilmiöiden jakauma noudattaa normaalijakaumaa eli Gaussin jakaumaa w( x) 1 exp x 2 x x 2 2 x 2

Mittausepävarmuus Harha (bias) 1 N N i 1 i Keskihajonta (standard deviation) 1 N N 1 i1 i 2 Toistettavuus (repeatability / presicion) Kokonaisepävarmuus (inaccuracy) x imp. 2 x 2

Mittausepävarmuus Jos havaintojen jakauma noudattaa normaalijakaumaa, 95% havainnoista on enintään 2σ x päässä keskiarvosta Staattisen kalibroinnin tarkoitus on poistaa harha ja määrittää toistettavuus Ryöminnän seurauksena mittalaite harhautuu ajan kuluessa: kalibrointi täytyy toistaa ajoittain

Mittausepävarmuus

Epävarmuuskomponenttien yhdistäminen Kun mittaustuloksissa on useita itsenäisiä, tilastollisesti riippumattomia, virhelähteitä, voidaan niiden vaikutus mittaustulokseen arvioida keskivirheen kasautumislailla f i f x i 2 x i 2

Merkitsevät numerot Esimerkki: lämpömittari, jonka epätarkkuus on 0,12 K, näyttää 273,781 K Mittaustulos on siis välillä 273,661-273,901 K Näytön kaksi viimeistä numeroa ovat siis merkityksettömiä ja kolmanneksi viimeinen epävarma Mittaustulos voidaa siis kirjoittaa 273,8±0,1 K Kaikissa mittauksissa on epävarmuutta, merkitsevien numeroiden määrän tulisi kertoa jotain epävarmuudesta, esim 273,8 K Laskelmissa vakioiden, esim. π, arvoina käytettävä niin tarkkaa likiarvoa ettei se rajoita lopputuloksen tarkkuutta

Merkitsevät numerot Nollasta poikkeavat numerot ovat merkitseviä. 457 cm: 3; 0,25 kg: 2 Nollat nollasta poikkeavien lukujen välissä ovat merkitseviä. 1001,3 hpa: 5 Nollat ensimmäisen nollasta poikkeavan luvun vasemmalla puolella eivät ole merkitseviä. 0,03 V: 1 Nollat desimaalipilkun oikealla puolella ovat merkittäviä. 980,00 hpa: 5 Kun numero päättyy nolliin, jotka eivät ole desimaalipilkun oikealla puolella, nollat eivät välttämättä ole merkittäviä. 900 km: 1, 2 tai 3 Eksponenttimerkintää käyttämällä ongelma poistuu. 9,00x10 2 km: 3 Merkittävien numeroiden lukumäärä voi ilmetä myös asiayhteydestä. 899, 900, 902, 902 hpa: kaikissa 3