Độ chính xác (Accuracy)

Theo định nghĩa của ISA (International Society of Automation), độ chính xác (Accuracy) trong thiết bị đo lường là mức độ phù hợp của giá trị chỉ thị so với giá trị chuẩn được chấp nhận hay so với giá trị lý tưởng

Độ chính xác của giá trị đo (Accuracy, measured) được định nghĩa là mức độ sai khác (dương hay âm) lớn nhất quan sát được trong quá trình đo  dưới điều kiện hoạt động  cụ thể và phương pháp đo cụ thể

Vậy khi nói đến độ chính xác, cần lưu ý đến các yếu tố sau:

1. Các điều kiện vận hành cụ thể (specified conditions) như điều kiện về nhiệt độ, áp suất, lưu lượng,…
2. Phương pháp đo hay quy trình đo cụ thể (specified procedure)

Trong đo lường công nghiệp, rõ ràng khái niệm độ chính xác là mối quan tâm chính của kỹ sư đo lường và tự động. Bởi lẽ, đo lường chính xác thì mới điều khiển chính xác 1 quá trình, qua đó tối ưu được đầu ra của quá trình điều khiển. Tuy nhiên độ chính xác và sai số gây ra khá nhiều nhầm lẫn và rắc rối trong quyết định lựa chọn thiết bị, bởi vì các kỹ sư bán hàng thường sử dụng khái niệm độ chính xác không rõ ràng, gây ra tranh cãi về sau khi vận hành thiết bị, độ chính xác thực tế không được như kỳ vọng ban đầu.

Một ví dụ điển hình thường hay thấy trong các bảng thông số kỹ thuật của thiết bị đo, độ chính xác được ghi là +/-1% sẽ được ngầm hiểu là +/-1% sai số của giá trị đo thực tế. Nói cụ thể là, nếu một thiết bị đo chỉ thị giá trị 100, giá trị đúng (true value) sẽ năm trong khoảng từ 99-101. Tuy nhiên, có vài nhà sản xuất đưa ra con số này mà quy ước sai số theo giá trị toàn dải đo (full range) hay dải đo thực tế (span); một vài nhà sản xuất lại căn cứ vào giá trị đo cao nhất… Vì vậy, khi nói đến độ chính xác mà không có quy ước, chúng ta nên hiểu là độ chính xác được căn cứ theo giá trị đo thực tế.

Một lời khuyên cho kỹ sư đo lường là khi độ chính xác không được ghi rõ ràng, chúng ta cần làm rõ với nhà sản xuất thiết bị về quy ước sai số trong tài liệu của nhà sản xuất, sai số so với giá trị nào. Khi soạn thảo hồ sơ mời thầu, các kỹ sư đo lường cần xác định rõ yêu cầu của đầu bài là sai số so với giá trị nào. Khi chấm thầu, người chấm thầu cũng cần quy ước sai số về 1 giá trị chuẩn, để việc so sánh khi chấm thầu là "apple to apple", khi chưa rõ, cần làm rõ với các bên nộp thầu.

Ở đây, có 1 lưu ý khác là khi nhà sản xuất đề cập đến độ chính xác, họ thường đề cập tới độ chính xác tham chiếu (reference accuracy), đó chính là độ chính xác của thiết bị được xác định dựa trên các tính toán sai số trong thiết kế và được kiểm tra bởi nhà sản xuất. Đây là một thông số khá quan trọng để đánh giá khả năng hoạt động của thiết bị, nhưng thông số này chỉ phản ánh 1 phần của bức tranh lớn hơn. Bởi vì, độ chính xác tham chiếu này được xác định dựa trên 1 vài điều kiện chuẩn hoặc điều kiện vận hành trong phòng thí nghiệm. Các điều kiện môi trường này thông thường có nhiệt độ là 25 oC, Áp suất 1 atm và độ ẩm từ 10-55%. Do đó, nếu thiết bị đo có độ chính xác tham chiếu là 1% ở điều kiện chuẩn, thì chắc chắn rằng, ở điều kiện thực tế như môi trường tại Việt Nam, nơi nhiệt độ là 35 oC, độ ẩm cao trên 80% thì độ chính xác tham chiếu không còn chính xác nữa.

Để có cách xác định độ chính xác thực tế tốt hơn, người ta thường nhìn vào sai số tổng thực tế (Total Performance Error - TPE). TPE được xác định dựa trên 3 yếu tố ảnh hưởng chính đó là:

1. Ảnh hưởng của nhiệt độ (temperature effect - TE)
2. Ảnh hưởng của áp suất tĩnh (static pressure effect SPE)
3. Ảnh hưởng của dải đo thực tế (accuracy of turn-down effect AC)

Khi định lượng được 3 yếu tố ảnh hưởng trên, Sai số tổng thực tế sẽ được tính là

Sau khi xác định được sai số tổng thực tế, Độ chính xác tổng sẽ được xác định. Trên thực tế, độ chính xác tổng thường thấp hơn so với độ chính xác được công bố bởi nhà sản xuất.

Khi đã hiểu được về chính xác và sai số, kỹ sư đo lường sẽ xác định rõ hơn liệu khi so sánh thiết bị của nhà sản xuất A với nhà sản xuất B, chúng ta đã so sánh "quả táo" với "quả táo" hay chưa?

Cách diễn đạt độ chính xác

• Diễn đạt theo đại lượng đo. Ví dụ độ chính xác của nhiệt kế là +/-1 độ C, có nghĩa là tại bất cứ giá trị đọc nào, sai số cũng là +/-1 độ C.
• Diễn đạt theo giá trị đo lớn nhất của thiết bị. Ví dụ, độ chính xác của thiết bị đo áp suất là +/-0.5 % của giá trị cao nhất. Giả sử thiết bị đo áp suất này có giá trị đo cao nhất là 100 barg, thì thiết bị này có độ chính xác là 0.5% x 100 barg = 0.5 barg.
• Diễn đạt theo dải đo thực tế (span)
• Diễn đạt theo giá trị đọc (measuring value).

Ngoài khái niệm về độ chính xác, kỹ sư đo lường cũng cần hiểu biết sâu sắc về độ lặp lại (repeatability), về độ không đảm bảo (uncertainty) và độ tuyến tính (linearity). Các yếu tố này sẽ cấu thành toàn bộ bức tranh về khả năng vận hành của thiết bị.

Accuracy (ISA). In process instrumentation, degree of conformity of an indicated value to a recognized accepted

standard value, or ideal value.

Accuracy, measured (ISA). The maximum positive and negative deviation observed in testing a device under specified conditions and by a specified procedure

Reference:

 Process Measurement and Anlysis - Volume 1 - Bela G. Liptak

Comparing Differential Pressure Transmitter Accuracy By Ted Dimm - Honeywell Process Solutions