05 Сентября 2019 г.

Неопределенность измерений в метрологии

Определения погрешности и неопределенности измерений.

Погрешность измерения – это отклонение измеренного значения величины от ее «истинного» значения. По своей природе или характеру проявления погрешность может быть «случайной» и «систематической». Метод выражения погрешности измерений – а ± Δа, где а – измеренная величина, Δа – суммарная абсолютная погрешность, определяемая методикой выполнения измерений.
Неопределенность измерения – это «сомнения в истинности полученного результата». Т.е. параметр, связанный с результатом измерения, характеризующий разброс значений, которые могли бы быть обосновано приписаны к измеряемой величине. Метод выражения неопределенности - а ± Uа , где а – измеренная величина, Uа – расширенная неопределенность, определяемая измерителем.

История возникновения термина "неопределенность измерений".

Сразу заметим, что, по сути, оба термина – «погрешность» и «неопределенность» - это выражение в разных терминах, одного и того же понятия – «точность измерений».
В России исторически сложилось так, что при оценке достоверности произведенного измерения использовали погрешность.
За рубежом исходно существовало понятие «error of measurement» - «ошибка измерения». Одной из целей при разработке стандарта качества ISO 9000 было обеспечение безошибочного выполнения всех производственных функций. В рамках ISO 9000 было разработано «Руководство по вычислению неопределенности в измерении» - «Guide to the expression of uncertainty in measurement», в котором описано понятие неопределенности измерений и способы ее вычисления.
Сейчас все чаще требуется оценивать точность проведения измерений (например, такое требование предъявляется при аккредитации лабораторий) в терминах «неопределенности». В связи с вступлением России в ВТО, принято решение перевести правила проведения и оценки качества работ (в том числе и метрологических) в соответствие с международными стандартами ИСО. Все измерительные лаборатории стран-членов ВТО должны оценивать точность результатов измерений в терминах неопределенности. В России о необходимости расчета неопределенности измерений в соответствии с ГОСТ Р ИСО 10576-1-2006 говорится в письме Роспотребнадзора 01/6620-12-32 от 13.06.2012.
«Неопределенность измерений стоило выдумать хотя бы для того, чтобы теперь разъяснять, чем погрешность отличается от неопределенности». Понятие «uncertainty» возникло из дословного перевода документа «Guide to the expression of uncertainty in measurement», ISO-1993. Документ вызвал множество споров и разделил общественность на три лагеря – сторонники «Guide…», противники «Guide…» и специалисты-практики, ожидающие «чем все это закончится».
В итоге, «все закончилось тем», что был выпущен документ РМГ 91-2009 «Совместное использование понятий «погрешность измерения» и «неопределенность измерения» детально разъясняющий соответствие терминов «погрешность» и «неопределенность».

Термины используемые при расчете неопределенности.

Соотношение терминов теории неопределенности с терминами классической теории точности (в скобках):

  • Неопределенность результата измерения (погрешность результата измерения),
  • Неопределенность типа А (случайная погрешность),
  • Неопределенность типа Б (систематическая погрешность),
  • Стандартная неопределенность (стандартное отклонение погрешности) результата измерения,
  • Расширенная неопределенность (доверительные границы) результата измерения,
  • Вероятность охвата, вероятность покрытия (доверительная вероятность),
  • Коэффициент охвата, коэффициент покрытия (коэффициент распределения погрешности) 

Подробно о типах определённости и их расчётах рассказано в статье «Понятие и типы неопределенностей. ГОСТ 34100.3-2017»

Оценка результата измерений в терминах «погрешность измерений».

Как уже упоминалось выше, термин «погрешность» привязан к истинному значению измеряемой величины. Однако, это исходное «истинное значение» неизвестно. И при проведении измерений указывают интервал, в котором это «истинное значение» находится с определенным уровнем вероятности – Х = А ± Δ , Р = 0,95 (где Р – доверительная вероятность).
То есть, интервал от (А – Δ) до (А + Δ) с вероятностью Р содержит в себе:
1) «истинное» значение измеряемой величины.
2) погрешность измерений величины

Рис.1.  Диапазон возможных значений при погрешности

Оценка результата измерений в терминах «неопределенность измерений».

Термин «неопределенность» привязан к измеренному значению величины А, а не к ее абстрактному «истинному» значению. Также, как для «погрешности», результат измерения записывается в виде интервала Х = А ± Δ , Р = 0,95 (Р – вероятность охвата).
То есть, интервал от (A – U) до (A + U) содержит бОльшую долю ( Р ) значений, которые могли бы быть приписаны к измеряемой величине.

Рис.2.  Диапазон возможных значений при неопределенности

При оценке точности измерений в терминах "неопределенности" считается, что измеренная величина принадлежит к указанному интервалу значений (например, диапазон оптимальных или допустимых уровней), если она с учетом указанной неопределенности («величина – неопределенность» и «величина + неопределенность») не выходит за пределы этого диапазона.

Рис.3. Интервал значений при расчете неопределенности

Расчёт неопределённости с применением приборов.

В следующей статье "Расчет неопределенности результатов измерений | пример для люксметра "еЛайт"" мы рассмотрим практический пример как вручную вычислить неопределенность измерений освещенности, используя люксметр-пульсметр-яркомер еЛайт02. В некоторых современных приборах такой расчёт неопределённости уже осуществляется автоматически, как, например, в самом доступном люксметре с поверкой еЛайт-мини.

Рис.4. Профессиональный измеритель освещённости еЛайт01 с функцией автоматического расчёта неопределённости измерений.

Рис.5. Термоанемометр-гигрометр-барометр ЭкоТерма Максима 01 с функцией автоматического расчёта неопределённости измерений.

Выводы.

Отличие понятия «погрешности» от «неопределенности»:

  • «погрешность» привязана к некоторому «истинному» значению, которое точно неизвестно;
  • «неопределенность» привязана к измеренному значению;
  • «погрешность» относится к конкретному измерению, сделанному конкретным средством измерения;
  • «неопределенность» - это степень сомнения в истинности полученного результата измерения;
  • «погрешностью» характеризуются параметры точности средств измерений.
Категория:

Документы

Дата:

05 Сентября 2019 г.




Это интересно
06 Августа 2019 г. Экраны (тесты)

LCD монитор ViewSonic VA2248-LED. Мерцание изображения

На частотном спектре выделяется пик пульсации от работы ШИМ подсветки на частоте 240Гц. Пульсации света до 300 Гц оказывают вредное действие на зрение...

Читать далее ›
09 Сентября 2019 г. Лампы (тесты)

Лампа потолочная светодиодная "Армстронг"

При помощи фотоголовки от люксметров серии еЛайт и программы люксметра-пульсметра Эколайт-АП измерен уровень пульсаций потолочного светодиодного светильника "Армстронг" (ноунейм). Получено значение коэффициента пульсаций около 41% при питании от стандартной бытововой сети 220 Вольт, 50 Герц. Судя по результатам, в данном светодиодном светильнике используется некачественный драйвер светодиодов с плохой фильтрацией ого переменного напряжения и охой стабилизацией рабочих токов светодиодов. К сожалению, такая ситуация встречается очень часто.

Читать далее ›
05 Сентября 2019 г. Экраны (тесты)

ЭЛТ монитор IIYAMA MS103DT

Картина характерна для всех мониторов на электронно-лучевых трубках (ЭЛТ или CRT). Мы видим характерные периодические вспышки яркости в контролируемой точке экрана при прохождении через нее электронного пучка, активирующего люминофор с частотой кадровой развертки - в данном случае 60 Гц.

Читать далее ›
09 Сентября 2019 г. Лампы (тесты)

Лампа потолочная люминесцентная "миньон"

Лампа потолочная люминесцентная "миньон". Пульсация яркости

Читать далее ›