Was sind systematische Messabweichung und Linearität?

Linearität und systematische Messabweichung drücken die Genauigkeit eines Messgeräts aus.

Systematische Messabweichung: Mit der systematischen Abweichung wird die Differenz zwischen einem beobachtetem Durchschnittsmesswert und einem Referenzwert untersucht. Die systematische Messabweichung gibt ab, wie genau das Messgerät im Vergleich mit einem Referenzwert ist.
Linearität: Mit der Linearität wird die Genauigkeit der Messwerte über die gesamte erwartete Spannweite der Messwerte untersucht. Die Linearität gibt an, ob das Messgerät für alle Referenzwerte die gleiche Genauigkeit aufweist.

Beispiel für das Messen der Genauigkeit eines Messgeräts mit systematischer Messabweichung und Linearität

Ein Hersteller möchte feststellen, ob ein Thermometer bei fünf Temperatureinstellungen genaue und beständige Messwerte liefert: 202°, 204°, 206°, 208° und 210°. Bei jeder Einstellung werden sechs Messwerte erfasst. Um eine ggf. vorhandene systematische Messabweichung zu bestimmen, subtrahieren Sie die einzelnen Messwerte vom Referenzwert. Die Werte für die systematische Messabweichung bei der Temperatureinstellung 202° werden in dieser Tabelle berechnet.

Messwert		Istwert		Systematische Messabweichung
202,7	-	202	=	0,7
202,5	-	202	=	0,5
203,2	-	202	=	1,2
203,0	-	202	=	1,0
203,1	-	202	=	1,1
203,3	-	202	=	1,3

Die Temperaturmesswerte bei der Temperatureinstellung 202° sind positiv verzerrt. Das Thermometer zeigt Messwerte an, die über der tatsächlichen Temperatur liegen.

Um die Linearität der Thermometerdaten zu interpretieren, bestimmen Sie, ob sich die systematischen Messabweichungen des Thermometers bei den einzelnen Temperatureinstellungen unterscheiden. Wenn die Daten in einem Streudiagramm keine horizontale Linie ergeben, liegt Linearität vor.

Das Streudiagramm zeigt, dass sich die systematische Messabweichung mit steigender Temperatureinstellung ändert. Die Temperaturen bei niedrigen Temperatureinstellungen sind höher als die tatsächlichen Temperaturen, während die Messwerte bei höheren Temperatureinstellungen niedriger als die tatsächlichen Temperaturen sind. Da sich die systematische Messabweichung mit den Temperatureinstellungen ändert, ist in diesen Daten Linearität vorhanden.