European knowledge baseEuropean calibration knowledge platform
Measurementelmélet · 28 perc

Measurement uncertainty: a teljes assessmenti folyamat

From establishing the measurement model through sensitivity coefficients and correlations to correct reporting of expanded uncertainty.

Measurement uncertainty: a teljes assessmenti folyamat szemléltető ábra

A measurement uncertainty nem a laboratórium gyengeségének beismerése, hanem a measurement result qualityének számszerű descriptiona. A puszta kijelzett value nem mondja meg, hogy a measurand valueét milyen reliabilitygal ismerjük.

Mit fejez ki a uncertainty?

A measurement result mindig egy modell, megfigyelések, measurement standardok, environmental conditions és kiassessmenti szabályok együttes terméke. A measurement uncertainty azt a nemnegatív paramétert jelenti, amely a measurandnek a felhasznált információ alapján tulajdonítható valueek szóródását jellemzi.

Key pointi különbség: a measurement hiba egy unknown eltérés a mért és a referenciavalue között; a uncertainty pedig a rendelkezésre álló ismeretekből valueelt szóródás. A uncertainty therefore nem „plusz-mínusz hiba”.

A measurement modell az egész assessment alapja

A GUM-szemléletben az result egy kimenő quantity, amely bemenő quantityek függvénye:

Y = f(X₁, X₂, …, Xₙ)

A modell lehet egyszerű korrekciós összefüggés vagy összetett fizikai modell. Egy thermometer calibrationánál for example a indication hibája nemcsak a vizsgált eszköz és az measurement standard indicationének különbségétől függhet, hanem a térbeli homogenitástól, időbeli stabilitytól, resolutiontól, merülési hibától és az measurement standard korrekciójától is.

A uncertaintyi sources azonosítása

A jó costvetés nem attól jó, hogy hosszú. Attól jó, hogy a modell szempontjából lényeges hatásokat conformingen reprezentálja, és nem számolja kétszer ugyanazt a hatást.

1.Measurement modell
2.Bemenő quantityek
3.Distributionok és correlationk
Uncertaintyi costvetés összetevői
Egy tipikus costvetésben néhány domináns összetevő adja a combined uncertainty nagy részét. A grafikon szemléltető, nem konkrét measurement adatait mutatja.

A- és B-modelú assessment

Az A-modelú assessment statisztikai analysisen alapul. Ismételt measurementek esetén a középvalue standard uncertaintya tipikusan a tapasztalati standard deviation és a measurementszám négyzetgyökének hányadosa. A B-modelú assessment más információsourcesat használ: calibrationi certificatet, manufactureri adatot, resolutiont, korábbi tapasztalatot vagy fizikai korlátot.

ForrásTipikus distributionStandard uncertainty
Ismételt measurementekAz adatokból valueelts/√n
Felbontás ±a/2 kvantálássalEgyenletesa/√12
Certificate U, k megadássalA közlés szerintU/k
Háromszög distribution ±aHáromszöga/√6

Uncertaintyterjedés és sensitivity coefficientk

Lineáris közelítésben a bemenő quantityek standard uncertaintyai az sensitivity coefficientkon keresztül járulnak hozzá a kimenő quantity uncertaintyához. Független bemeneteknél:

u²c(y) = Σ [cᵢ · u(xᵢ)]², ahol cᵢ = ∂f/∂xᵢ

Korrelált bemeneteknél kovariancia-tagokat is must be taken into account. Ez particularly fontos, ha ugyanaz az measurement standard, korrekció vagy környezeti hatás több bemenő quantityben is megjelenik.

Lefedettség és k tényező

A kombinált standard uncertaintyot often expanded uncertaintygá alakítják: U = k·uc. A k = 2 sok esetben körülbelül 95%-os lefedettséghez vezet, de ez nem automatikus igazság. Kis effektív szabadságfok, erősen nemnormális distribution vagy nemlineáris modell esetén más megközelítés szükséges.

Important: a „k = 2, 95%” megfogalmazás csak akkor szakmailag védhető, ha az applyott lefedettségi értelmezés indokolt. A certificateon a expanded uncertainty mellett a coverage factort és a lefedettségi valószínűségre vonatkozó információt is egyértelműen közölni kell.

Kidolgozott, egyszerűsített példa

Egy 10,000 V névleges ponton végzett DC voltagecalibrationnál a korrigált result 10,0012 V. A fő standard uncertaintyi összetevők: measurement standard 0,20 mV, ismétlőképesség 0,12 mV, resolution 0,06 mV és rövid idejű stability 0,10 mV.

uc = √(0,20² + 0,12² + 0,06² + 0,10²) mV = 0,261 mV

k = 2 applyásával U = 0,52 mV. A helyes közlés for example: 10,0012 V ± 0,00052 V, ahol a közölt uncertainty k = 2 coverage factorvel számított expanded uncertainty.

Common mistakes

  • a resolution és az ismétlőképesség automatikus, gondolkodás nélküli duplázása;
  • manufactureri accuracyi specifikáció közvetlen kezelése standard uncertaintyként;
  • correlationk figyelmen kívül hagyása;
  • sensitivity coefficientk elhagyása eltérő mvalueunitű bemeneteknél;
  • a k = 2 mechanikus applyása;
  • az result túl sok tizedesjeggyel történő közlése.

Szakmai alap: JCGM 100:2008 (GUM), JCGM GUM-1:2023 és JCGM GUM-6:2020. A cikk magyarázó összefoglaló, nem a dokumentumok helyettesítése.

Position in the knowledge system

Recommended next steps

Measurement uncertainty áttekintése →
Foundation szint3 perc estimated reading8 fejezet
Szakmai edit

A accreditedcalibration.eu tartalma a LightingLab accredited calibrationi és measurementügyi tapasztalatára épül. A cél a metrológiai gondolkodás átadása, nem közvetlen szolgáltatásvalueesítés.