Sådan beregnes repeterbarhed i eksperimenter:En praktisk vejledning

Chaylek/Shutterstock

I eksperimentel forskning er reproducerbarhed altafgørende. Når et resultat opnås, er det kritiske spørgsmål, om det kan replikeres under de samme betingelser. Repeterbarhed måler sandsynligheden for en vellykket gentagelse, og den kvantificeres oftest ved hjælp af standardafvigelsen (SD) eller mere præcist standardafvigelsen af ​​middelværdien (SDM). Ved at dividere SD med kvadratroden af stikprøvestørrelsen giver SDM et strammere estimat af den variabilitet, der ville blive observeret, hvis eksperimentet blev gentaget mange gange.

Beregning af repeterbarhed

Pålidelig repeterbarhedsanalyse kræver, at den samme procedure udføres flere gange, ideelt set af den samme forsker, med identiske materialer, instrumenter og miljømæssige indstillinger. Efter at have indsamlet alle observationer, beregnes følgende statistik:

• Gennemsnit (gennemsnit): Summen af alle resultater divideret med antallet af observationer.
• Standardafvigelse (SD): Kvadratroden af summen af kvadrerede afvigelser fra middelværdien divideret med (n – 1).
• Standard Deviation of the Mean (SDM): SD divideret med kvadratroden af antallet af observationer.

Et mindre SD eller SDM indikerer højere repeterbarhed og dermed større tillid til de eksperimentelle resultater.

Eksempel

Et firma, der udvikler en bowlingkuglekaster, hævder, at enheden leverer bolden nøjagtigt til den afstand, der er indstillet på dens skive. Forskere satte skiven til 250 fod og udførte otte forsøg, hvor de hentede og genstartede bolden hver gang for at kontrollere vægtforskelle og kontrollere vindhastigheden før hver opsendelse. De registrerede distancer var:250, 254, 249, 253, 245, 251, 250 og 248 fod.

Brug af middelværdiens standardafvigelse som gentagelsesmål

1. Beregn gennemsnittet: (250+ 254 + 249 + 253 + 245 + 251 + 250 + 248) ÷ 8 = 250 ft.

2. Beregn summen af kvadrerede afvigelser: (0² + 4² + (–1)² + 3² + (–5)² + 1² + 0² + (–2)²) = 56.

3. Bestem standardafvigelsen: √(56 ÷ (8 – 1)) = 2,83 fod.

4. Beregn standardafvigelsen for middelværdien: 2,83 ÷ √8 ≈ 1,00 fod.

Et SD eller SDM på nul ville indikere perfekt konsistens. I dette tilfælde afspejler SDM på 1 ft en lille, men ikke-nul variabilitet. Hvorvidt dette niveau af repeterbarhed opfylder virksomhedens standarder afhænger af dets kvalitetskriterier.

Referencer

• Labmate:Hvad er forskellen mellem repeterbarhed og reproducerbarhed?
• IsoBudgets:Sådan udføres en gentagelsestest
• NIST:Analyse af repeterbarhed