رسم یک نمودار کالیبراسیون خوب همیشه نیاز یک محقق بوده و هست (حتما در ادامه هم خواهد بود:)). اما رسم نمودار کالیبراسیون چه اهمیتی دارد و چگونه می توان آن را رسم کرد؛ البته این که چگونه می توان از آن استفاده کرد؟
رسم نمودار کالیبراسیون چه اهمیتی دارد؟
یک پژوهشگر در روند تحقیقاتی اش همواره به داده های مطمئن و قابل استناد نیاز دارد؛ داشتن این داده های دقیق و قابل اعتماد در واقع مهم ترین بخش کار او هستند. فرض کنید پژوهشگری با یک روش خاص بر روی یک موضوع مهین کار می کند. به عنوان مثال با استفاده از یک ترازوی دیجیتال، به طور منظم وزن یک نمونه خاک مرطوب را تا خشک شدن کاملش دنبال می کند. در صورتی که هیچ نمودار کالبراسیون (مرجع قابل اعتماد برای بررسی و پیش بینی نتایج) نداشته باشد، هرگز نمی تواند درباره سیر مطالعاتی اش مطمئن باشد. چرا؟
چون هیچ سنگ محکی برای سنجش کار خودش ندارد. فرض کنید که او در مدت زمان یک هفته، هر روز، روزی 3 مرتبه با ترازو کار کند؛ اگر روز اول دستگاه را کالیبره کرده باشد و کارش را شروع کند، اما در روز سوم بنا به هر دلیلی (مثلا آسیب به مدار های ترازو در اثر نوسانات برق) ترازو اش دچار اشکال شود و درست کار نکند، نتایج او از روند درست خودش خارج شده و داده های اشتباهی به دست می آرود؛ در حالی که تصور می کند نتایج کارش درست است.
این روند ادامه می یابد و پروژه به اتمام می رسد؛ اما زمانی که بخواهد از این داده ها در صنعت یا پژوهش های دیگرش استفاده کند با مشکلات متعددی رو به رو می شود؛ چرا؟ چون داده هایی که امروز بر مبنای آن ها کار میکند، داده های اشتبای هستند؛ طبیعتا کار کردن و ادامه دادن با داده های اولیه ای که خودشان اشتباه هستند، نتیجه ای جز اشتباه های بزرگتر به دنبال نخواهد داشت. اما چگونه می شد جلوی این اتفاق را گرفت؟
اول از همه، او می بایست یک پیش بینی هر چند حدودی از کارش در نظر می داشت تا همواره نتایج به دست آمده اش را با آن پیش بینی بررسی کند. طبعا هر انحراف از نتایج پیش بینی شده می توانست او را متوجه خطای دستگاه کند؛ یا این که می توانست هر روز ترازو اش را چک کند (کالیبره بودن آن را با وزنه های استاندارد چک می کرد) که البته این کار کاری حوصله سر بر و البته گاهی غیر ممکن است (بررسی کالیبره بودن یک ترازو خیلی راحت است اما وقتی با یک دستگاه پیشرفته کار می کنید، یا هنگامی که روش شما دارای مراحل متعدد است، کالیبره کردن دتسگاه یا روند آزمایشی کار بسیار سخت و گاهی بسیار هزینه بر است.).
پس باید چکار کرد تا خطا ها کم شده و البته نتایج، پیش از بررسی های دقیق، به طور تقریبی یا اصلا دقیق، قابل پیش بینی باشد؟
جواب خیلی ساده است؛ نمودار کالیبراسیون رسم کنید.
چگونه نمودار کالیبراسیون رسم کنیم؟
برای رسم نمودار کالیبراسیون، فارغ از این که روش کاری یا دستگاه مورد استفاده شما چه باشد، روندی ثابت و مشخص وجود دارد که باید آن را دنبال کنید. در ادامه مرحله ب مرحله پیش می رویم تا یک نمودار کالیبراسیون ساده و در عین حال دقیق را رسم کنیم:
1_ نمونه های استاندارد تهیه کنید.
برای مثال، اگر می خواهید با ترازو درباره روند از دست دادن رطوبت همان خاک کار کنید، از پیش، نمونه هایی از آن خاک با درصد رطوبت مشخص تهیه کنید و با ترازویی که در اختیار دارید آن ها را وزن کنید. مثلا یک نمونه با رطوبت صفر درصد حتما قابل دسترس است یا می توانید با خشک کردن خاکی که در اختیار دارید آن را تهیه کنید.
ساخت نمونه از یک نمونه استاندارد
2_ با استفاده از نمونه های استاندارد تان یک خط روند کنید.
مثلا سه نمونه (هر چه تعداد نمونه ها بیشتر باشد بهتر است)، با درصد رطوبت 100 درصد و 50 درصد و 0 درصد تهیه کنید. حالا با استفاده از یک نرم افزار ساده مثل اکسل، داده ها را به معادله یک خط تبدیل کنید.
3_ trend line را برای نمودار تان به دست آورید و انحراف از حالت ایده آل را مشخص کنید.
همه نرم افزار های رسم نمودار به شما این امکان را می دهند تا نموداری که در اختیار دارید را با نمودار های ایده آل آن حالت چک کنید. مثلا اگر نمودار شما یک نمودار خطی به صورت y=2x+5 باشد، کامپیوتر می تواند با چک کردن داده های شما، انحراف داده های تان از حالت ایده آل این نمودار را بررسی کند و به شما بگوید که داده های شما، چقدر روی این معادله فیکس می شود و با آن تطابق دارد.
نمونه یک خط روند
عددی به نام رگرسیون وجود دارد که در نرم افزار ها به صورت r2 نمایش داده می شود؛ هرچه این عدد به 1 نزدیک تر باشد، به این معنی است که نمودار رسم شده با داده های شما، تطابق بیشتری با نمودار مرجع آن حالت (نمودار خطی، نمودار لگاریتمی و…) دارد. در کار های دقیق، اعداد بالا 0.97 به صورت قابل قبولی از نمودار حالت ایده آل تبعیت می کنند.
4_ معادله و خط روند تان را چک کنید.
حالا وارد آزمایش شوید و یک اندازه گیری، محاسبه یا… انجام دهید تا یک داده به دست آورید. حالا با استفاده از معادلاتی که در اختیار دارید نیز همین محاسبه را انجام دهید؛ در واقع باید گفت که یک بار به صورت عملی و یک بار به صورت نظری، همان محاسبه یا اندازه گیری را انجام دهید و نتایج را با نموداری که به دست آورده اید چک کنید.
5_ درباره نتیجه به دست آمده و انحراف از حالت ایده آل بررسی کنید.
اگر نتیجه به دست آمده شما مطابق با نمودار و خط روندی است که با نمونه های استاندارد به دست آورده اید، تبریک، شما یک نمودار کالیبراسیون درست رسم کرده اید. اما اگر نتیجه به دست آمده با خط روند و نمودار شما تفاوت زیادی دارد، به دنبال علت بگردید، دو حالت بیشتر وجود ندارد؛ یا اشتباه کرده اید و یک خطا در جریان کاری شما رخ داده و یا اینکه یک کشف جدید به دست آورده اید که با روند های پیش بینی شده شما توافق ندارد.
این خبر فوق العاده ای برای یک محقق است؛ چون فرصت کشف علت این انحراف می تواند شما را به نتایج جدید هدایت کند (اکثر کشفیات دانشمندان از همین انحراف ها شروع شده).
