Mối tương quan giữa độ chính xác (Accuracy), độ lặp lại (Repeatability) và độ không đảm bảo đo (Uncertainty)

Sau khi đã hiểu các khái niệm liên quan đến khả năng vận hành của thiết bị đo (performance), ta sẽ đi tìm hiểu tiếp mối tương quan giữa các khái niệm này là như thế nào?

Khi nói đến các đặc tính đo, thông số mà kỹ sư đo lường quan tâm nhất có lẽ đó là độ chính xác (accuracy), tức là giá trị đo phải nằm thật gần giá trị chính xác nhất. Tuy nhiên, như đã nói trong bài trước, độ chính xác cần được xác định rõ được xác định ttrong trường hợp nào, điều kiện thử nghiệm ra sao, độ chính xác so với thang đo nào, để độ chính xác của thiết bị đạt được gần với kỳ vọng nhất.

Sau đó, độ chính xác đó phải có tính lặp lại tốt, điều đó có nghĩa là khi tôi đo lại 1 điểm đo, giá trị tôi đọc được phải càng gần giá trị tôi đo trước đó.

Và khi đọc giá trị đo, tôi tin tưởng rằng đó là giá trị đo đúng và độ không đảm bảo đo thấp nhất.

Trong phần lớn các ứng dụng trong đo lường, đại lượng đo được dùng để điều khiển các thiết bị điều khiển cuối như bơm, van điều khiển. Giá trị đo càng đúng, thì điều khiển càng chính xác. Trạng thái xác lập của biến điều khiển sẽ gần với điểm đặt nhất, qua đó tối ưu chất lượng điều khiển. Do vậy, trong các ứng dụng này, độ chính xác và độ lặp lại được quan tâm hàng đầu. Độ lặp lại tốt sẽ giúp cho điều khiển trơn tru, do sự đồng nhất về chỉ số đo tại 1 điểm đo.

Tại thời điểm thiết bị được mua về, luôn kèm theo chứng nhận hiệu chuẩn (certificate of calibration), để chắc chắn rằng thiết bị có điểm zero tốt, và có độ tuyến tính cùng độ lặp lại tốt trong điều kiện hiệu chuẩn. Trong giai đoạn chạy thử (pre commissioning), thiết bị đo lại lần nữa được kiểm tra lại các điểm đo, thông thường là 0% - 25% - 50% - 75% và 100%.

Thông thường, khi mua sắm hay sử dụng thiết bị đo dạng compact như đo áp suất (pressure transmitter), đo mức, đo nhiệt độ, người ta chỉ quan tâm đến độ chính xác. Lý do là, độ chính xác đã được nhà sản xuất kiểm định theo một số tiêu chuẩn quốc tế như tiêu chuẩn IEC, mà trong đó đã có quy định các cách thức kiểm định và hiệu chuẩn.

Vậy khi nào thì ngoài độ chính xác ra, người ta còn quan tâm đến độ không đảm bảo, tôi cho rằng có 1 vài trường hợp sau mà kỹ sư đo lường sẽ lưu tâm đến độ không đảm bảo đo:

1. Thiết bị đo bao gồm nhiều thành phần. Ví dụ như thiết bị đo lưu lượng ba pha bao gồm nhiều thành phần như ống venturi, tia gamma, một đầu đo đa biến (multivariable transmitter), tất cả các thiết bị này gộp thành 1 thiết bị đo lưu lượng multiphase, và những thành phần này đều gây ra sai số hay độ không đảm bảo trong phép đo. Trường hợp đo đếm thương mại cũng vậy (fiscal metering skid), tất cả các thành phần trong metering skid đều gây lo lắng cho người sử dụng, vì sai một ly, đi rất nhiều tiền. Cho nên, các bộ đo đếm thương mại đều cần tính toán sai số tổng và độ không đảm bảo đo. Các thiết bị phân tích (analyzer) cũng vậy, độ không đảm bảo đo cũng là thông số quan trọng, vì thông thường analyzer có rất nhiều thành phần gây ra không đảm bảo đo từ giai đoạn lấy mẫu, xử lý mẫu, phân tích và ra kết quả cuối cùng.
2. Thiết bị đo dùng để hiệu chuẩn thiết bị đo khác, vì chúng được dùng để kiểm chuẩn nên sai số trong lúc đo là khó chấp nhận, vì vậy mà độ không đảm bảo đo phải thấp.

Người viết hy vọng chia sẻ 1 phần nào kiến thức theo cách hiểu chủ quan để ngày càng làm rõ các khái niệm trong đo lường, và hy vọng sẽ nhận được nhiều góp ý.