คือ กระบวนการที่เปรียบเทียบปริมาณที่ไม่ทราบค่าของตัวเเปร กับมาตรฐานที่ถูกกำหนดไว้ ซึ่งผลการวัดมักจะมีความคลาดเคลื่อน (Error) ความไม่เเน่นอน (Uncertainty) และความถูกต้องของการวัดเเฝงอยู่ โดย Specification ของเครื่องมือวัดต่าง ๆ จะระบุค่าความถูกต้อง หรือ เปอร์เซ็นต์ความคลาดเคลื่อนไว้ เพื่อให้ผู้ใช้งานสามารถทราบถึงผลการวัดที่ถูกต้องเเละเเม่นยำที่สุด
ค่าความถูกต้อง (Accuracy)
คือ ค่าที่บ่งบอกถึงความสามารถของเครื่องมือวัด ในการอ่านค่าหรือเเสดงค่าที่อ่านได้ไกล้เคียงค่าจริง หรือที่เรียกกันง่าย ๆ ว่า ค่าความถูกต้อง
เปอร์เซ็นต์ความคลาดเคลื่อน (Percentage Error, %Error)
คือ ค่าที่เเสดงความเเตกต่างระหว่างค่าที่เเท้จริงกับค่าที่วัดได้
โดยเปอร์เซ็นต์ความคลาดเคลื่อนของเครื่องมือวัดจะระบุไว้ต่างกัน เเละค่า % Error สามารถนำมาคำนวณหาค่าความถูกต้อง (Accuracy) ของเครื่องมือวัดได้ ซึ่งเเบ่งออกเป็น 4 ลักษณะเด่น ๆ ดังนี้
1. ± %Error คือ % ค่าความผิดพลาดที่สามารถ ± กับค่าจริงที่วัดได้ ซึ่งค่า ± %Error ลักษณะนี้ จะพบเห็นอยู่บ่อย ๆ ใน Specification ของเครื่องมือวัด
ตัวอย่างเช่น
ใช้เครื่องวัดอุณหภูมิ MHT-381SD วัดอุณหภูมิในห้องทำงานได้ 25°C โดยใน Specification ระบุค่าความถูกต้อง (Accuracy) อยู่ที่ ±0.8°C การวัดในครั้งนี้จะได้ค่าอุณภูมิที่ถูกต้องเท่าไร?
วิธีคำนวณ:
= 25°C ± 0.8°C
∴ ค่าความผิดพลาดเมื่อวัดอุณหภูมิที่ 25°C คือ ± 0.8°C
ค่าความถูกต้องเมื่อวัดอุณหภูมิที่ 25 °C คือ 24.2°C ถึง 25.8°C
2. ± %Error of Reading (%rdg) คือ % ค่าความผิดพลาด คูณกับค่าที่อ่านได้ ณ ขณะทำการวัด
ตัวอย่างเช่น
ใช้เครื่องวิเคราะห์ออกซิเจนในบรรจุภัณฑ์ วัดค่าออกซิเจนในถุงขนมได้ 0.2%O2 เเละ 0.3%O2 โดยใน Specification ระบุค่าความถูกต้อง (Accuracy) อยู่ที่ ± 1% of reading การวัดในครั้งนี้จะได้ค่าออกซิเจนในถุงขนมที่ถูกต้องเท่าไร?
วิธีคำนวณ:
(ที่ 0.2%O2 )
= 0.2%O2 ± 1% of reading
= 0.2 %O2 ± ( 1% x 0.2 )
∴ ค่าความผิดพลาดที่ได้เมื่อวัดค่าออกซิเจนในถุงขนม 0.2%O2 คือ ± 0.002%O2
ค่าความถูกต้องเมื่อวัดค่าออกซิเจนในถุงขนม 0.2%O2 คือ 0.202%O2 ถึง 0.198%O2
(ที่ 0.3%O2)
= 0.3%O2 ± 1% of reading
= 0.3%O2 ± (1% x 0.3)
∴ ค่าความผิดพลาดที่ได้เมื่อวัดค่าออกซิเจนในถุงขนม 0.3%O2 คือ ± 0.003%O2
ค่าความถูกต้องเมื่อวัดค่าออกซิเจนในถุงขนม 0.3%O2 คือ 0.303%O2 ถึง 0.297%O2
3. ± %Error Full scale (FS.) คือ % ค่าความผิดพลาด คูณกับเต็มสเกลที่เครื่องมือวัดสามารถวัดได้
ตัวอย่างเช่น
ใช้เครื่องวัดเเรงดึง Attonic ARF-05 ที่สามารถวัดค่าได้สูงสุดถึง 5N นำมาวัดความตึงสายพาน ซึ่งค่าที่อ่านได้ = 3N โดยใน Specification ระบุค่าความถูกต้อง (Accuracy) อยู่ที่ ± 0.2% Full Scale การวัดในครั้งนี้จะได้ค่าความตึงที่ถูกต้องเท่าไร?
วิธีคำนวณ:
= 3N ± 0.2% Full Scale
= 3N ± (0.2% x 5)N
∴ ค่าความผิดพลาดเมื่อวัดค่าความตึงที่ 3N คือ ± 0.01N
ค่าความถูกต้องเมื่อวัดค่าความตึงที่ 3N คือ 2.99N ถึง 3.01N
4. ± %Error ± 1 Digit or 2…3.. Digit คือ % ค่าความผิดพลาด บวกกับ ความละเอียดของการวัด (Resolution)
ตัวอย่างเช่น
ใช้เครื่องวัดเเสง PLX-111 วัดเเสงสว่างภายในห้อง ซึ่งวัดได้ 9800 Lux โดยใน Specification ระบุค่าความถูกต้อง (Accuracy) อยู่ที่ ± (5% + 5 Digit) และ ความละเอียดของการวัด (Resolution) = 1 Lux การวัดในครั้งนี้จะได้ค่าเเสงที่ถูกต้องเท่าไร?
วิธีคำนวณ:
= 9800 ± (5% reading + 5 Digit)
= 9800 ± ((5% x 9800) + 5 Digit)
= 9800 ± ((5% x 9800) + 5)
= 9800 ± (490 + 5)
= 9800 ± 495
∴ ค่าความผิดพลาดเมื่อวัดค่าที่วัดเเสงที่ 9800 Lux คือ ±495 Lux
ค่าความถูกต้องเมื่อวัดค่าเเสงที่ 9800 Lux คือ 9305 Lux ถึง 10295 Lux
สรุป
ในบางกรณี เครื่องมือวัดเเต่ละชนิดจะระบุค่าความผิดพลาดเเตกต่างกันออกไป เช่น ±3% reading ±8 digit , ± 1% Full scale ± 1 digit หรือ ±1% Full scale ±1°C หรือในบางกรณี ตัวเครื่อง + เซนเซอร์ ก็จะต้องคิดค่าความถูกต้องของตัวเครื่อง + ค่าความถูกต้องของเซนเซอร์ ซึ่งทั้งหมดที่กล่าวมานี้ สามารถนำวิธีคำนวณที่กล่าวมาข้างต้นมาคำนวณหาค่าความถูกต้องได้อย่างง่ายดาย
การวัด หมายถึง กระบวนการที่ถูกดำเนินเพื่อให้ได้มาซึ่งค่าขนาดของปริมาณใดๆ ตัวอย่างเช่น มวลหรือความยาว เป็นต้น ซึ่งหน่วยวัดและการวัดนั้นถูกคิดค้นขึ้นโดยมนุษย์ เพื่อใช้เป็นเครื่องมือสำหรับการวัดในงานที่มีรูปแบบหลากหลาย ได้แก่ การนำมาใช้เกี่ยวกับการค้าขายวัตถุดิบหรืออาหาร งานก่อสร้างอาคารต่างๆ และการตัดเย็บเครื่องนุ่งห่มที่จำเป็นต้องคำนึงถึงรูปร่างและขนาด เป็นต้น
ความผิดพลาด (Error) คือ ค่าความแตกต่างของค่าจริงที่ถูกวัดในทางปฏิบัติกับผลที่ได้จากการวัด ซึ่งค่าความผิดพลาดดังกล่าวนี้เป็นค่าที่มีความไม่แน่นอน (Uncertainty) ผู้วัดจึงไม่สามารถได้ค่าความผิดพลาดที่แน่นอนจากกระบวนการวัด
การวัด (Measurement) คือ กระบวนการ “Empirical” ที่ไม่ได้เกิดขึ้นจากทฤษฎีหรือความคิดที่ถูกสร้างขึ้น แต่จะเกิดขึ้นได้โดยการทดลองและการสังเกต เพื่อนำผลที่ได้มาทำการเปรียบเทียบระหว่างค่ามาตรฐานที่ถูกกำหนดไว้กับปริมาณที่ไม่ทราบค่าของตัวแปร ในทางปฏิบัติเครื่องมือวัดไม่สามารถวัดค่าได้ถูกต้องแม่นยำเท่ากับค่าจริง จึงทำให้เกิดค่าความผิดพลาดขึ้นในทุกครั้งของการวัด ซึ่งปัญหาดังกล่าวสามารถทำการแก้ไขเพื่อปรับลดค่าความผิดพลาดที่จะเกิดขึ้นให้ต่ำลงได้ โดยการคำนึงหาสาเหตุของความผิดพลาด และทำความเข้าใจให้ถูกต้องกับหลักการขั้นพื้นฐานของการใช้เครื่องมือในกระบวนการวัด
เครื่องมือวัด (Measuring Tool) คือ เครื่องมือที่ถูกนำมาใช้งานในกระบวนการวัดสำหรับการหาค่าของขนาดหรือระยะในการกำหนดตำแหน่ง โดยเครื่องมือวัดแต่ละชนิดจะมีรูปร่างและลักษณะขึ้นอยู่กับการนำไปใช้งานในด้านต่างๆกัน ตัวอย่างเช่น การนำไปใช้สำหรับวัดและตรวจสอบขนาดของวัสดุชิ้นงาน ได้แก่ ความหนา ความกว้าง ความยาว ความสูง เป็นต้น
ความผิดพลาดตกค้าง (Residual Errors) คือ ความผิดพลาดที่เกิดขึ้นจากสาเหตุที่ไม่แน่นอนในกระบวนการวัด ซึ่งจะเกิดขึ้นเสมอและได้ค่าที่แตกต่างกันเมื่อทำการวัดซ้ำในแต่ละครั้ง จากนั้นผู้วัดจึงจะนำค่าความผิดพลาดมาวิเคราะห์โดยหลักการทางสถิติเพื่อหาค่าที่ได้ต่อไป
ความผิดพลาดเนื่องจากเครื่องวัด (Instrumental Errors) คือ ความผิดพลาดที่มีสาเหตุเกิดจากโครงสร้างระบบกลไกของเครื่องวัดขาดการบำรุงรักษา ทำให้เครื่องวัดเสื่อมประสิทธิภาพและได้ค่าการวัดที่คลาดเคลื่อน ตัวอย่างเช่น การที่เข็มชี้ไม่ตรงตำแหน่งศูนย์ (Zero Position) จากการปรับแต่งที่ผิดพลาด ความฝืดระหว่างฐานรองเดือยกับเดือย รวมทั้งความฝืดจากสปริงก้นหอย (Spiral Spring) ได้แก่ การยืดตัว และการตึงตัวของสปริงก้นหอย เป็นต้น
ค่าความถูกต้อง (Accuracy) คือ ค่าจากการวัดที่มีความใกล้เคียงกับค่าจริง ซึ่งค่าความถูกต้องนี้เป็นค่าที่สามารถบ่งบอกได้ถึงประสิทธิภาพและความสามารถของเครื่องมือที่ใช้ในกระบวนการวัดได้
เปอร์เซ็นต์ความคลาดเคลื่อน (Percentage Error) คือ ค่าที่แสดงถึงเปอร์เซ็นต์ความแตกต่างค่าของค่าที่วัดได้กับค่าที่แท้จริง ซึ่งเครื่องมือวัดแต่ละชิ้นจะถูกระบุค่าเปอร์เซ็นต์ความคลาดเคลื่อนที่แตกต่างกัน อีกทั้งค่าดังกล่าวนี้ยังสามารถนำมาใช้ประโยชน์สำหรับการคำนวณหาค่าความถูกต้อง (Accuracy) ของเครื่องมือวัดได้อีกด้วย
ความคลาดเคลื่อนสถิต (Static error) คือ ผลต่างของค่าแท้จริงกับค่าที่ได้จากการผลทดลอง มักถูกแสดงในรูปแบบของร้อยละหรือเปอร์เซ็นต์ (%) ผู้วัดสามารถดูประสิทธิภาพและความถูกต้องแม่นยำของการวัดได้จากความใกล้เคียงกันระหว่างค่าจริงกับค่าที่ได้ โดยที่ในแต่ละครั้งของกระบวนการวัดจะมีค่าความคลาดเคลื่อนเกิดขึ้นเสมอ ซึ่งค่าความคลาดเคลื่อนดังกล่าวนี้อาจเป็นสาเหตุของการเกิดความไม่แน่นอน (uncertainty) ผู้วัดจึงควรทำความเข้าใจกับหลักการในการวัดและทำการแก้ไขข้อผิดพลาดเพื่อปรับลดค่าความคลาดเคลื่อนที่จะเกิดขึ้น
ความคลาดเคลื่อนเชิงระบบ (Systematic error) คือ ความคลาดเคลื่อนที่เกิดขึ้นจากความผิดพลาดของเครื่องมือวัด (instrument) ส่งผลให้การอ่านค่าซ้ำเกิดการคลาดเคลื่อนขึ้น ในบางครั้งความคลาดเคลื่อนเชิงระบบอาจมีชื่อเรียกได้เป็น fixed error หรือ bias error ซึ่งความคลาดเคลื่อนดังกล่าวถูกจัดเป็นความคลาดเคลื่อนสถิต (static error) ที่ผู้มีประสบการณ์ในการวัดสามารถคาดเดาการเปลี่ยนแปลงของค่าที่จะเกิดขึ้นได้ เนื่องจากค่าความคลาดเคลื่อนที่เกิดขึ้นในการวัดแต่ละครั้งมีขนาดเท่าเดิม โดยปัญหาความความคลาดเคลื่อนที่เกิดขึ้นนี้ สามารถลดและแก้ไขค่าได้ด้วยการนำวิธีการปรับแก้มาใช้ในการช่วยปรับลดค่าลง
ความคลาดเคลื่อนแบบสุ่ม (Random error) คือ ความคลาดเคลื่อนที่สามารถเกิดขึ้นได้ในหลายกรณี ตัวอย่างเช่น ค่าปริมาณความชื้นและอุณหภูมิในอากาศที่เกิดจากความคลาดเคลื่อนของสิ่งแวดล้อมรอบข้าง รวมไปถึงการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าหรือความถี่ เป็นต้น ซึ่งความคลาดเคลื่อนแบบสุ่มนี้จัดเป็นความคลาดเคลื่อนสถิต (static error) ที่สามารถหาค่าได้จากการใช้หลักการทางสถิติมาคิดคำนวณ และเป็นค่าที่ไม่สามารถคาดเดาความคลาดเคลื่อนได้ล่วงหน้า เนื่องจากเมื่อทำการวัดซ้ำจะได้ค่าที่แตกต่างกันไปในแต่ละครั้ง
ความคลาดเคลื่อนที่เกิดจากผู้วัด (Human error) คือ ค่าความคลาดเคลื่อนที่เกิดขึ้นจากความผิดพลาดในการคำนวณผล การอ่านค่า รวมไปถึงการบันทึกค่า ซึ่งปัญหาดังกล่าวสามารถแก้ไขได้โดยการเพิ่มความรอบคอบ และความระมัดระวังในระหว่างขั้นตอนการวัด และการสร้างความเข้าใจที่ถูกต้องสำหรับหลักการอ่านค่าให้แก่ตัวผู้วัด ซึ่งค่าความคลาดเคลื่อนที่เกิดจากตัวผู้วัดนี้ ถูกจัดเป็นค่าความคลาดเคลื่อนสถิต (static error)
อัตราร้อยละ(Percentage) คือ รูปแบบการนำเสนอจำนวนใดๆด้วยการใช้เศษส่วน ซึ่งตัวส่วนที่ถูกนำมาใช้จะมีค่าเป็น 100 เสมอ อัตราร้อยละมักถูกใช้สำหรับเปรียบเทียบค่าระหว่างปริมาณสองค่า โดยที่ปริมาณตัวแรกจะเป็นการเปลี่ยนแปลงหรือเป็นส่วนย่อยของปริมาณตัวที่สอง มีสัญลักษณ์ในการใช้งานเป็นเครื่องหมายเปอร์เซ็นต์ “%” ตัวอย่างเช่น ร้อยละ 45 สามารถเขียนได้เป็น 45%
ค่าสัมบูรณ์ (Modulus) คือ ค่าบนเส้นจำนวนที่มีระยะห่างจากศูนย์ (0) โดยที่ไม่ว่าจะมีทิศทางไปยังด้านซ้ายหรือด้านขวาของศูนย์ ค่าสัมบูรณ์ที่เกิดจากระยะห่างนั้นจะมีค่าเป็นบวกเสมอ
ค่าดริฟท์ (Drift) คือ การที่เครื่องมือวัดถูกใช้งานติดต่อกันเป็นระยะเวลานาน ทำให้ค่าจริงที่ได้จากการวัดเกิดการเบี่ยงเบนจนเกิดเป็นค่าดริฟท์ขึ้น โดยที่ปัญหาดังกล่าวสามารถแก้ไขได้ด้วยวิธีการปรับเทียบเครื่องมือวัด
ความละเอียดในการวัด (Resolution) คือ ค่าความละเอียดสูงสุดของเครื่องมือที่สามารถวัดออกมาได้ มักเป็นค่าที่ถูกแสดงในรูปแบบร้อยละของช่วงการวัด ตัวอย่างเช่น การใช้เครื่องชั่งน้ำหนักที่สามารถให้ค่าได้สามถึงสี่ตำแหน่ง เป็นต้น