Systematischer Fehler
Synonyme
- Bias [engl.], Systematic error [engl.], Systematische Abweichung,
Systematische Verzerrung
Definition
- Als systematischer Fehler wird in der Statistik eine, durch einen Fehler
im Design der Messung vorgegebene, einseitige Abweichung der Messergebnisse
von ihrem Erwartungswert bezeichnet.
Bemerkungen
- Im Gegensatz zu den meist einer Standardnormalverteilung folgenden
zufälligen Fehlern, die sich also bei einer entsprechend hohen Anzahl von
Messungen herausmitteln sollten, führen systematische Fehler praktisch
immer zu einer Verschiebung des Messwertes in eine Richtung, die sich
mathematisch nicht durch Mittelwertbildung eliminieren lässt.
- Systematische Fehler bewirken somit tendentiell zu hohe oder niedrige
Messwerte.
- Innerhalb der systematischen Fehler sollten unterschieden werden:
- Konstante systematische Fehler (Bias, Offset)
- Konstante systematische Fehler verschieben jeden Messwert um einen
gleichen Betrag.
- Sie sind häufig relativ schwer aufzuspüren, da sie die Form der
Verteilungskurve der Ergebnisse nicht ändern, sondern lediglich
deren Lage.
- Variable systematische Fehler (Drift, Trend)
- Variable systematische Fehler verschieben jeden Messwert
idealerweise um einen etwas anderen Betrag.
- Da jeder Einzelwert somit etwas anders verschoben wird, ändern
sie in der Regel sowohl die Lage als auch die Form der
Verteilungskurve.
- Dies macht sie oft leichter zu entdecken, da häufig für eine
Messreihe eine Normalverteilung der Ergebnisse angenommen werden
kann, die nun erhaltenen Messwerte jedoch nicht zu einer
Normalverteilung passen.
Typen und Ursachen
- Ausgehend von ihren Ursachen, lassen sich eine Vielzahl von systematischen
Fehlern klassifizieren.
- Bei analytischen Verfahren kann man insbesondere folgende Faktoren als
Ursachen eines systematischen nennen:
- Instrumentelle Einflüsse
- z.B. durch ungenaue Justierung bzw. Kalibrierung der Messapparatur,
zunehmende Verunreinigungen von Detektoren, thermische Ausdehnung von
Flüssigkeiten und Teilen der Messapparatur...
- Persönliche Einflüsse
- z.B. Ablesefehler, Fehler in der Probenvorbereitung, ...
- Umwelteinflüsse
- z.B. Einfluss elektrischer Felder in der Umgebung, Vibrationen,
...
- Bei pharmakoepidemiologischen Fragestellungen und Studien werden häufig
die folgenden Typen unterschieden:
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