Skaalausvirhe

Skaalausvirhe on mittaus- ja kalibroinnin virhe, joka johtuu siitä, että mittausjärjestelmän vaste tai skaalautuminen ei vastaa todellisia arvoja. Tällöin mittaustulokset ovat epälineaarisessa tai lineaarisessa suhteessa todelliseen suureen, ja virhe kasvaa mittausarvon kasvaessa.

Matemaattisesti skaalausvirhe voidaan mallintaa lineaarisena suhteena y = a x + b, jossa x on todellinen arvo ja y on mitattu arvo. Täydellinen skaalautuminen vastaa a = 1 ja b = 0. Skaalausvirhe kuvaa epäonnistumista määrittää oikein skaalauskerroin a, mahdollinen offset b taas kuvaa kiertoa. Erityisesti suurin osa skaalausvirheistä liittyy väärin määriteltyyn skaalauskerrointa (gain-virhe) sekä mahdollisesti offset-virheeseen.

Skaalausvirheen syitä ovat huono kalibrointi, lämpötilavaihtelut, sensorin herkkäalueen epälineaarisuus, sähköiset häiriöt sekä vanhentuneet komponentit. Virhe voi olla systemaattinen ja siten helppo korjata, mutta se voi myös osittain vaihtua käytön aikana.

Havaitseminen ja korjaaminen perustuvat kalibrointiin: mitataan tunnetuilla standardiarvoilla ja sovitetaan lineaarinen malli, jolloin arvoiksi saadaan arvioidut a_hat ja b_hat. Korjauslaskussa mitatun arvon x_estimointi tehdään usein kaavalla x_estim = (y_meas − b_hat) / a_hat. Ennaltaehkäisyyn kuuluvat säännöllinen kalibrointi, lämpötilan ja käyttöolosuhteiden dokumentointi sekä laitteiston jatkuva valvonta lineaarisuuden varmistamiseksi.

Skaalausvirhe on yksi yleisimmistä mittaus- ja instrumentointivirheiden luokasta, ja sen ymmärtäminen helpottaa tarkkuuden hallintaa niin laboratoriossa kuin teollisissakin järjestelmissä.