تکرارپذیری توانایی یک سنسور برای ارائه سیگنال خروجی یکسان به ازای یک سیگنال ورودی یکسان در چندین اندازه گیری است. این ویژگی نشان دهنده سازگاری و قابلیت اطمینان اندازه گیری‌های سنسور در شرایط یکسان است. یک سنسور با تکرارپذیری بالا مقادیر خروجی ثابت و قابل تکرار را برای یک سیگنال ورودی مشخص تولید میکند.
تکرارپذیری سنسور به توانایی یک سنسور برای تولید خوانش های ثابت هنگام اندازه گیری مقدار یکسان تحت شرایط یکسان در طول زمان اشاره دارد. به عبارت دیگر، اگر یک حسگر به طور مکرر برای اندازه‌گیری یک کمیت فیزیکی خاص مانند دما، فشار یا رطوبت استفاده شود، تکرارپذیری آن نشان می‌دهد که اندازه‌گیری‌های حسگر چقدر با یکدیگر مطابقت دارند.
به عنوان مثال، اگر از یک سنسور دما برای اندازه گیری دمای مایع استفاده شود و زمانی که مایع در همان دما و در شرایط یکسان است، سنسور به طور مکرر همان مقدار دما را اندازه گیری کند، در این صورت گفته می شود که سنسور قابلیت تکرار خوبی دارد.
اهمیت قابلیت تکرار در سنسور
تکرارپذیری یکی از ویژگی های مهم سنسور است زیرا اطمینان می دهد که اندازه گیری های سنسور قابل اعتماد و در طول زمان ثابت و قابل استناد هستند. اغلب با انجام چندین اندازه گیری از یک کمیت با استفاده از سنسور یکسان و مقایسه نتایج برای تعیین درجه تغییر بین آنها ارزیابی می شود.
این پارامتر برای ارزیابی کیفیت و قابلیت اطمینان سنسور استفاده می شود و درواقع تعیین کننده دقت سنسور است که توانایی تولید اندازه گیری های منسجم و درست سنسور در طول زمان میباشد. تکرارپذیری به ویژه در کاربردهایی که اندازه گیری‌های دقیق و منسجم حیاتی هستند، مانند تحقیقات علمی، ساخت و کنترل کیفیت، اهمیت دارد.
مقایسه قابلیت تکرار پذیری و درستی سنسور
تکرارپذیری و درستی هر دو پارامترهای مهمی هستند که برای ارزیابی کیفیت و قابلیت اطمینان سنسور استفاده می‌شوند، اما جنبه‌های مختلف عملکرد سنسور را میسنجند.
تکرارپذیری به سازگاری اندازه‌گیری‌های یک حسگر هنگام اندازه‌گیری همان مقدار در شرایط یکسان در طول زمان اشاره دارد. یک حسگر با تکرارپذیری خوب، اندازه‌گیری‌های ثابتی را با تغییرات کم ایجاد میکند، حتی اگر اندازه‌گیری‌ها دقیقاً مقدار واقعی نباشد. تکرارپذیری زمانی مهم است که اندازه گیری های دقیق و منسجم مورد نیاز باشد، مانند تولید، تحقیقات علمی یا کنترل کیفیت.
از سوی دیگر درستی به این موضوع اشاره دارد که اندازه‌گیری‌های سنسور چقدر با مقدار واقعی کمیت اندازه‌گیری شده مطابقت دارد. یک سنسور درست، اندازه‌گیری‌های نزدیک به مقدار واقعی را تولید میکند، حتی اگر ثابت یا تکرارپذیر نباشند. دقت زمانی که ارزش مطلق مقادیر اندازه گیری شده مهم است، مانند تشخیص پزشکی یا کاربردهای حیاتی ایمنی، اهمیت دارد.
به طور خلاصه، تکرارپذیری ثبات اندازه‌گیری‌های حسگر را میسنجد، در حالی که درستی بیانگر آن است که چقدر این اندازه‌ها با مقدار واقعی کمیت اندازه‌گیری شده مطابقت دارند. هر دو پارامتر برای کاربردهای مختلف مهم هستند و می‌توانند از طریق روش‌های مختلف، مانند تجزیه و تحلیل آماری یا مقایسه با یک استاندارد مرجع شناخته‌شده، ارزیابی شوند.
تفاوت قابلیت تکرار پذیری(repeatability) و توانایی بازتولید پذیری(reproducibility) سنسور
تکرارپذیری(Repeatability) و بازتولید پذیری(reproducibility) هر دو پارامترهای مهمی در سنسورها هستند که برای ارزیابی کیفیت و قابلیت اطمینان سنسور در نظر گرفته شده اند و ممکن است اشتباه گرفته شوند.
بازتولید پذیری، تغییرات اندازه‌گیری‌های به‌دست‌آمده از یک سیستم اندازه‌گیری، با استفاده از روش اندازه‌گیری یکسان، تحت شرایط عملیاتی مختلف یا توسط اپراتورهای مختلف را اندازه‌گیری میکند.
یک سیستم اندازه گیری با قابلیت بازتولید پذیری خوب، اندازه گیری های منسجم و دقیقی را حتی زمانی که توسط اپراتورهای مختلف یا در محیط های مختلف استفاده می شود، تولید می کند.
از سوی دیگر، تکرارپذیری، تغییرات اندازه‌گیری‌های به‌دست‌آمده از یک سیستم اندازه‌گیری را با استفاده از روش اندازه‌گیری یکسان و تحت شرایط عملیاتی یکسان اندازه‌گیری میکند.
یک سیستم اندازه گیری با تکرارپذیری خوب، هنگام اندازه گیری مکرر همان کمیت، اندازه گیری های منسجم و دقیقی را ایجاد می کند.
به عبارت دیگر، تکرارپذیری تغییرات اندازه‌گیری‌های به‌دست‌آمده از یک سیستم اندازه‌گیری واحد را تحت شرایط یکسان اندازه‌گیری میکند، در
حالی که بازتولید پذیری تغییرات اندازه‌گیری‌های به‌دست‌آمده از سیستم‌های اندازه‌گیری چندگانه را در شرایط مختلف اندازه‌گیری میکند. هر دو پارامتر برای ارزیابی کیفیت و قابلیت اطمینان یک سیستم اندازه گیری مهم هستند.
تکرارپذیری زمانی مهم است که اندازه گیری‌های دقیق و منسجم مورد نیاز باشد، مانند تحقیقات علمی یا کنترل کیفیت. باز تولید پذیری زمانی مهم است که سیستم اندازه گیری باید توسط اپراتورهای مختلف یا در محیط‌های مختلف استفاده شود، مانند تولید یا آزمایش میدانی.
خطای تکرارپذیری (Repeatability)
خطای تکرارپذیری به تغییر اندازه‌گیری‌های به‌دست‌آمده از یک سیستم اندازه‌گیری منفرد هنگام اندازه‌گیری یک مقدار به طور مکرر در شرایط یکسان اشاره دارد. این یک نوع خطای تصادفی است که می تواند بر درستی و دقت یک سیستم اندازه گیری تأثیر بگذارد.
خطای تکرارپذیری می‌تواند از منابع مختلفی ناشی شود، از جمله نوسانات در سیگنال اندازه‌گیری، تغییرات در شرایط عملکرد سیستم اندازه‌گیری، و تغییرات در تکنیک‌ها یا متدهای اندازه گیری. به عنوان مثال، یک سنسور دما ممکن است خطای تکرارپذیری را به دلیل نوسانات دمای محیط یا تغییر در پاسخ سنسور در طول زمان نشان دهد.
خطای تکرارپذیری را می توان با استفاده از معیارهای آماری مانند انحراف معیار، واریانس، یا ضریب تغییرات (CV) تعیین کرد.
CV معیار مفیدی است که درجه تغییرات اندازه‌گیری‌ها را به عنوان درصدی از مقدار متوسط بیان میکند و مقایسه خطای تکرارپذیری سیستم‌های اندازه‌گیری مختلف را آسان‌تر میکند.
برای به حداقل رساندن خطای تکرارپذیری در یک سیستم اندازه‌گیری، کالیبراسیون و نگهداری صحیح سیستم در طول زمان مهم است.
کالیبراسیون منظم می‌تواند به تصحیح هر گونه خطای سیستماتیک یا جابجایی در خروجی سیستم اندازه گیری کمک کند، در حالی که تعمیر و نگهداری مناسب می‌تواند از آسیب فیزیکی یا آلودگی که می‌تواند بر عملکرد سیستم تأثیر بگذارد، جلوگیری کند.
فرمول خطای تکرارپذیری (Repeatability)
فرمول خطای تکرارپذیری معمولاً برای تعیین کمیت تغییرات اندازه‌گیری‌های به‌دست‌آمده توسط یک فرد یا ابزار در شرایط یکسان استفاده می‌شود. اغلب به عنوان انحراف استاندارد تفاوت بین اندازه گیری‌های مکرر بیان می شود. فرمول خطای تکرارپذیری را می توان به صورت زیر نوشت:
Repeatability = √(Σ(xi – x̄)²/(n-1))
که در آن
- xi نشان دهنده اندازه گیری‌های اختصاصی و
- x̄ میانگین اندازه گیری‌ها را نشان می دهد
- n تعداد اندازه گیری‌های مکرر را بیان میکند.
برای محاسبه خطای تکرارپذیری، ابتدا باید چندین اندازه گیری از یک کمیت را با استفاده از یک ابزار یا توسط یک فرد در شرایط یکسان انجام دهید. سپس، میانگین این اندازه‌گیری‌ها و انحراف معیار تفاوت بین اندازه‌گیری‌های فردی و میانگین را محاسبه کنید. مقدار حاصل، خطای تکرارپذیری خواهد بود.