In metrologian , joka on mittauksen epävarmuus liittyy mittaus "luonnehtii dispersio , että arvot katsoa johtuvan mittaussuureen , mistä tieto käytetty" (mukaan Kansainvälisen paino- ja toimenpiteet ).
Sitä pidetään hajaantumisena ja siinä vaaditaan tilastoja . Eri tekijöihin liittyvät tämän hajaantumisen syyt vaikuttavat mittaustulokseen ja siten epävarmuuteen. Siinä on monia komponentteja, jotka arvioidaan kahdella eri tavalla: jotkut tilastollisella analyysillä , toiset muilla tavoilla.
Mittausepävarmuudella määritelty Kansainvälisen paino- ja toimenpiteet (BIPM) on sanavaraston metrologian (VIM): se "luonnehtii hajonta on arvojen osoitetaan jokin mittaussuureen , mistä tiedoista käytetty" .
Mittausepävarmuuden määrittämismenetelmä on BIPM-metrologisen kirjasen otsikko, jonka otsikko on Opas mittauksen epävarmuuden ilmaisusta (GUM). Tästä oppaasta löydämme määritelmän vanhemmasta vuodelta 1993:
"Parametri, joka liittyy mittaustulokseen, joka kuvaa niiden arvojen hajaantumista" jotka voidaan kohtuudella "liittää mitattavaan suureeseen"
Parametri voi olla esimerkiksi keskihajonta .
Jos mittaus käsittää useita yksittäisiä mittauksia, näihin mittauksiin voidaan soveltaa tilastolakeja.
Dispersio joukko mittauksia määrä voidaan tunnettu siitä, että arvio sen keskihajonta , joka tunnetaan myös nimellä kokeellinen keskihajonta:
Kun tämä dispersio n mittauksen yli määritetään, se karakterisoi sitten kaikki seuraavat mittaukset:
Epävarmuus ( epävarmuus ) on parametri, joka luonnehtii dispersio on valmis käyttäen tavanomaisia tilastollisia merkinnät: keskihajonta, keskihajonta yhdiste (eri komponentit) ja leviämisen laajuus on mielivaltainen määrä keskihajonnan kaksi.
Tavallinen epävarmuus | |
Epävarmuustyyppi A | |
Keskimääräinen epävarmuus A | |
Komposiitti A- ja B-standardien epävarmuus | |
Laajentava tekijä | |
Laajentunut epävarmuus | |
Mittaustulos |
Useimmiten dispersion jakautumista ei tunnisteta, sillä voi olla erilaisia muotoja; siksi, kun k = 2, emme voi sanoa, että meillä on noin 5%: n riski tai 95%: n luottamusväli kuten Gaussin populaatiossa . Osoitamme kuitenkin, että minkään jakauman riski ei koskaan ole suurempi kuin 25% ( Bienaymé-Tchebychevin eriarvoisuuden perusteella ); mikä osoittaa GUM-määritelmän ehtojen nöyryyden: "arvojen hajonta, joka voidaan kohtuudella katsoa johtuvan ...".
Syitä dispersion , vaikutuksesta eri tekijöiden mittauksen prosessi , puuttua mittaustuloksen, ja siten epävarmuutta; on hyvä etsiä heitä erottamaan vaikutuksensa.
Tekijät | Mahdolliset epävarmuuden syyt |
---|---|
1 - Vakio | Todellisen arvon ja mitatun arvon välinen poikkeama |
Epävarmuus standardin mittauksessa ... | |
2 - Instrumentti | Laitteen kalibrointi |
Tähän liittyvä epävarmuus | |
Kosketuspaine ... | |
3 - Mitta-alue | Geometriset viat |
Osien muodonmuutos ... | |
4 - Käyttäjä | Käsittely |
Lukeminen | |
Asetetaan vakio ja osa ... | |
5 - Menetelmä | Menettelyn seuranta |
Luetaan… | |
6 - Vaikutusmäärät | Ympäristön lämpötila |
Laajennuskerroin, tärinä ... |
Nämä erilaiset syyt voitaisiin yhtä hyvin esittää syy-seurauskaaviona muodossa ”5 M”: materiaali (osa), mittausvälineet koneen sijaan, työ, menetelmä, väliaine; analyysin tarkoituksena ei ole unohtaa epävarmuuslaskelmassa vaikuttavia tekijöitä.
"Mittauksen epävarmuus sisältää yleensä monia komponentteja:
Tyyppi A tarkoittaa "mittausepävarmuuden osan arviointia määritellyissä mittausolosuhteissa saatujen mittausarvojen tilastollisella analyysillä" .
Erilaisia ehtoja:
Mitattu | Lausunto | Poikkeama 25 μm: ssä |
---|---|---|
Mittaus n o 1 | 25.007 | 7 |
Toimenpide n o 2 | 25,010 | 10 |
Toimenpide n o 3 | 25.008 | 8 |
Toimenpide n o 4 | 25,011 | 11 |
Toimenpide n o 5 | 25.008 | 8 |
Arvioitu keskihajonta u A (mittausta varten) | 1,65 μm |
Mittausvälineen, menetelmän R & R.
Mittauslaitteen R & R, esimerkki.
Termi " B " tarkoittaa "mittausepävarmuuden komponentin arviointia muulla tavoin kuin epävarmuuden tyypin A arvioinnilla. "
Näitä epävarmuustekijöitä on joskus melko vaikea kvantifioida; ne liittyvät mittausprosessin hallintaan ja käyttäjän kokemuksiin. Ne voidaan arvioida seuraavien tietojen perusteella:
Tiedot | Keskihajonnan arviointi |
---|---|
Valmistajan tiedot | f (tiedot) |
Kalibroinnin epävarmuus | |
Tarkistusluokka annettu ± α | |
Digitaalisen ilmaisimen q resoluutio | |
Lämpötilan vaikutukset | Katso tyypillinen esimerkki |
Muut esimerkit annetaan tyypillisessä esimerkissä.
Oletetaan, että tottunut metrologiaoperaattori haluaa mitata epävarmuudella noin 100 pituisen alumiinikappaleen pituuden. Tätä varten se suorittaa kuusi yksittäistä mittausta 2/100 : n asteikon vernier - paksuudella, jonka systemaattinen virhe (tarkkuusvirhe) tarkastuksen jälkeen on Δ = - 0,02 mm ± 0,002 mm verrattuna todelliseen arvoon 100 mm . Lämpötila yleisen ympäristön arvioidaan 30 ± 1 ° C: ssa .
Se tallentaa seuraavat tulokset: 100,02; 100,01; 99,99; 100,02; 100; 100,02, jonka summa on 600,06.
Ei. | Vaihe | Täydennys 1 | Täydennys 2 | Ilmaisu* | lopullinen arvo * |
---|---|---|---|---|---|
1 | Keskimääräinen bruttotulos | x palkki | 100.01 | ||
2 | Korjaukset | tarkkuusvirheen vuoksi | 0,02 | ||
laajenemisen takia | - 0,014 | ||||
korjattu tulos | 100,01 + 0,02 - 0,014 | 100,016 | |||
3 | Epävarmuustekijöitä | A tyypin | toistettavuus | ||
tyyppi B | B0: standardiepävarmuus | ||||
B1: resoluutio | |||||
B2: jäljellä oleva oikeellisuus | |||||
B3: lämpötila | |||||
B4: kerroin. laajentuminen | |||||
4 | Keskihajonta | A tyypin | mittauksen toistettavuus | sinulla on | 0,01265 |
keskihajonta keskiarvosta | u x palkki = 0,01265 / √ 6 | 0,0052 | |||
tyyppi B | U ori | laiminlyöty | |||
resoluutio | u b 1 = 0,02 / 2 √ 3 | 0,0058 | |||
tarkkuusvirhe | u b 2 = 0,002 / 2 | 0,001 | |||
lämpötila | u b 3 = 0,0014 / 3 | 0,00047 | |||
koef. laajentuminen | laiminlyöty | ||||
yhdistetty standardiepävarmuus | u c | √ 0,0052 2 + 0,0058 2 + 0,001 2 + 0,00047 2 | 0,0079 | ||
5 | Tulokset | epävarmuus lisääntyi | U = 2 x 0,0079 | 0,0158 | |
* yksiköt: mm | Korjattu mittaustulos | 100,016 ± 0,016 ( k = 2) |
Tulos voidaan pyöristää arvoon 100,02 mm ± 0,02 mm ( k = 2).
Katso edellinen esimerkki laskentataulukosta.
Mittaus epävarmuusarvioinnilla, esimerkki laskentataulukossa.
Katso toinen esimerkki menettelystä artikkelissa Metrologia yrityksessä .
Epävarmuuden käsite kehitettiin vastaamaan tarkkuustarpeita laboratorioissa ja teollisuudessa.
Tavanomaisesti epävarmuuden ja suvaitsevaisuuden välille on luotu hyväksyttävä suhde muun muassa mittausvälineiden valinnan yksinkertaistamiseksi. Tämä suhde on kirjoitettu
: tämän artikkelin lähteenä käytetty asiakirja.