توزیع

نحوه اعتبارسنجی مولفه ها و محاسبات عدم قطعیت

مقدمه

آیا تا کنون ارزیاب از شما سوال کرده که آیا محاسبات عدم قطعیت را اعتبارسنجی کرده اید؟

اگر چنین است، من درد شما را می دانم. ناامیدکننده است!

شما ساعت های بی شماری را صرف برآورد عدم قطعیت و در آوردن مولفه های عدم قطعیت کرده اید تا فقط یک ارزیابی کننده تمام کارهای سخت شما را بی اعتبار کند.

متأسفانه ، آنها اشتباه نمی کنند. آنها فقط می خواهند مطمئن شوند که محاسبات عدم قطعیت شما برای رسیدن به نتایج دقیق اعتبارسنجی شده است.

با این حال ، اگر محاسبات عدم قطعیت خود را اعتبارسنجی نکردید ، ممکن است در ارزیابی بعدی ISO / IEC 17025 خود دچار مشکل شوید.

برای جلوگیری از اتفاق افتادن این موضوع ، من این راهنما را ایجاد کرده ام تا به شما نشان دهم چگونه بودجه های عدم قطعیت را اعتبارسنجی کنید. در این راهنما ، سه روش را خواهید آموخت که می توانید برای اطمینان از اعتبارسنجی محاسبات عدم قطعیت و مناسب بودن برای استفاده از آنها استفاده کنید.

چگونه مولفه های عدم قطعیت را اعتبارسنجی کنیم؟

هنگامی که شما نیاز به اعتبارسنجی بودجه های عدم قطعیت دارید ، به طور معمول سه روش وجود دارد که آزمایشگاه ها استفاده می کنند. با انجام موارد زیر می توانید اعتبارسنجی محاسبات عدم قطعیت را انجام دهید :

روش A: تمام تابع ها و فرمول ها را صحه گذاری کنید ،
روش B: مقایسه نتایج با نتایج سایر محاسبات عدم قطعیت و (یا)
روش C: مقایسه نتایج با محاسبات نوشته شده.

روش A: اعتبارسنجی تمام تابع ها و فرمول ها

اولین کاری که باید هنگام اعتبارسنجی بودجه های عدم قطعیت انجام دهید ، تأیید صحت تابع ها یا فرمول های استفاده شده در محاسبات عدم قطعیت جهت اطمینان از صحیح و بدون خطا بودن آن هاست.

ارزیابی فرمول ها برای اعتبارسنجی بودجه های عدم قطعیت

قبل از تأیید صحت همه تابع ها و فرمول های استفاده شده ، باید مطمئن شوید که می توانید به آنها دسترسی پیدا کنید. توانایی دسترسی به این اطلاعات چه از صفحات گسترده و چه از نرم افزار متفاوت است. برای اطلاع از چگونگی دستیابی به توابع و فرمول ها ، بخشهای زیر را بخوانید.

صفحات گسترده

اگر از Microsoft Excel ، Google Sheets یا Apple Numbers استفاده می کنید ، همه فرمول های استفاده شده در محاسبات صفحه گسترده خود را مرور کنید.

در صورتی که کاربرگ یا کتاب کار در حالت محافظت شده باشد، این کار دشوار است. برای مرور فرمول ها ، مطمئن شوید که محافظ را برداشته اید. اگر قادر به حذف محافظت نیستید ، از روش دیگری استفاده کنید.

اکسل عدم قطعیت

نرم افزار

اگر از نرم افزار عدم قطعیت اندازه گیری به صورت تجاری یا ساخت سفارشی استفاده می کنید ، بررسی توابع و فرمول های استفاده شده در برنامه دشوار است ، مگر اینکه بتوانید از توسعه دهنده استفاده کنید و کد خام را قبل از کامپایل آن مشاهده کنید (این امر غیر معمول است) .

درعوض ، باید این مرحله را نادیده بگیرید و از روش دیگری برای اعتبارسنجی بودجه های عدم قطعیت خود استفاده کنید.

صحه گذاری فرمول ها و توابع

اکنون که به توابع و فرمول های استفاده شده برای تخمین عدم قطعیت دسترسی دارید ، وقت آن است که آنها را بررسی کرده و صحت آنها را تأیید کنید.

فرمول های مورد استفاده برای هر یک از فرآیندهای زیر را تأیید کنید:

کمی کردن اجزای عدم قطعیت ،
تبدیل عدم قطعیت به انحراف معیار ،
ترکیب عدم قطعیت با استفاده از روش GUM ،
تعیین ضریب انبساط یا عامل پوشش ،
محاسبه عدم قطعیت گسترده ،
محاسبه درجات موثر آزادی.

کمی کردن اجزای عدم قطعیت


ابتدا مطمئن شوید که اجزای عدم قطعیت و ضرایب حساسیت مرتبط مقادیر، صحیح دارند.

اگر چنین کنند ، عالی است! به ارزیابی بعدی بروید.

در صورت عدم انجام این کار ، داده های خود را دوباره بررسی کرده و اشتباهات را اصلاح کنید.

تبدیل عدم قطعیت به انحراف معیار


اطمینان حاصل کنید که توابع و فرمول هایی را که اجزای عدم قطعیت شما را به انحراف معیار تبدیل می کنند ، به خوبی بررسی کرده اید. به طور معمول ، این امر تحت تأثیر توزیع های احتمالی است که انتخاب می کنید.

بنابراین ، بررسی کنید که از تقسیم کننده های صحیح برای هر توزیع احتمال موجود در محاسبات عدم قطعیت شما استفاده شده است.

عدم قطعیت
بررسی توزیع عدم قطعیت

عدم قطعیت ترکیبی با استفاده از روش GUM


توابع مورد استفاده برای محاسبه عدم قطعیت ترکیبی را بررسی کنید. این روش Root Sum of Squares (RSS) است. بررسی کنید فرمولهای موجود در محاسبات عدم قطعیت صحیح هستند.

rss method
rss method

تعیین ضریب گسترش

برای محاسبه عدم قطعیت گسترده دو روش برای انتخاب ضریب پوشش وجود دارد.

ضریب پوشش بر اساس فاصله اطمینان (به عنوان مثال 95 درصد که در آن k = 2) ، یا
جدول T استیودنت

بررسی کنید که از کدام روش استفاده شده و صحت آنها را تأیید کنید.

ضریب پوشش


ضریب پوشش

اطلاعات بیشتری در مورد ضرایب پوشش و جدول تی استیودنت در زیر آورده شده است.

ضمیمه G ، جدول (JCGM 100: 2008)


در تصویر زیر ، گزیده ای از JCGM 100: 2008 (به عنوان مثال GUM) ، ضمیمه G ، جدول G.1 را مشاهده می کنید. جدول به شما نشان می دهد که ضریب پوشش شما ، k براساس فاصله اطمینان هدف شما چیست. به طور معمول ، شما می خواهید سطح اطمینان 95.45٪ را استفاده کنید که در آن k = 2 باشد.

جدول ضرایب پوشش
جدول ضرایب پوشش

جدول تی استیودنت


در تصویر زیر ، گزیده ای از جدول Student’s T از راهنما در مورد عدم قطعیت و ضرایب گسترش یافته را مشاهده می کنید. این به شما نشان می دهد که ضریب پوشش شما بر اساس فاصله اطمینان هدف شما و درجه آزادی از تجزیه و تحلیل عدم قطعیت شما است.

توزیع
توزیع

محاسبه عدم قطعیت گسترده


فرمول مورد استفاده برای محاسبه عدم قطعیت گسترش یافته را بررسی و تأیید کنید.

فرمول عدم قطعیت گسترش یافته
فرمول عدم قطعیت گسترش یافته

محاسبه درجات موثر آزادی


اگر محاسبات یا نرم افزار عدم قطعیت شما با استفاده از معادله Welch-Satterthwaite درجه آزادی را محاسبه می کند ، مطمئن شوید که فرمول استفاده شده صحیح است.

درجه آزادی
درجه آزادی

روش B: مقایسه نتایج با سایر محاسبات عدم قطعیت


روش دیگری که می توانید برای صحه گذاری بودجه های عدم قطعیت استفاده کنید ، مقایسه نتایج خود با سایرمحاسبات و نرم افزارهای محاسبه عدم قطعیت است.

با استفاده از این روش ، می توانید بررسی کنید که محاسبات عدم قعطعیت شما نتایج مشابهی را در مقایسه با سایر محاسبات ارائه می دهد.

برای این منظور ، توصیه می کنم نتایج خود را با موارد زیر مقایسه کنید:

سایر حسابگرهای عدم قطعیت مبتنی بر اکسل ،
نرم افزار عدم قطعیت اندازه گیری موجود تجاری

بودجه های عدم اطمینان خود را تأیید کنید
برای تأیید حسابگر بودجه عدم قطعیت خود ، فرایند مشخص شده در زیر را دنبال کنید و برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد هر مرحله از مراحل ، بخشهای زیر را بررسی کنید.

1-محاسبه گر عدم قطعیت را که نیاز به صحه گذاری دارد انتخاب کنید (به عنوان مثال ماشین حساب شما) ،
2- مطمئن شوید که اطلاعات و داده هایی که تخمین عدم قطعیت اندازه گیری را ارائه می دهد، شامل می شود ،
3-یک یا چند محاسبه دیگر برای عدم قطعیت انتخاب کنید تا با آنها مقایسه کنید ،
4-اطلاعات محاسبه عدم قطعیت خود را در محاسبه انتخاب شده در مرحله 3 تکرار کنید.
5-مطمئن شوید که تمام اطلاعات با محاسبه عدم قطعیت اصلی مطابقت دارند:
توزیع عدم قطعیت،
ضرایب حساسیت ،
مقادیر عدم قطعیت و واحدهای اندازه گیری ،
انواع عدم قطعیت ،
توزیع احتمال ،
درجه های آزادی (در صورت وجود) ،
ضریب گسترش یا عامل پوشش.
عدم قطعیت گسترش یافته محاسبه شده را مقایسه کنید ،
تأیید کنید که نتایج در 5٪ با یکدیگر مطابقت دارند.

محاسبه عدم قطعیت را که نیاز به اعتبار سنجی دارد انتخاب کنید
اولین قدم برای اعتبارسنجی محاسبه عدم قطعیت خود ، انتخاب ماشین حساب مورد نیاز برای تأیید اعتبار است. برای این مثال ، من قصد دارم ماشین حساب عدم قطعیت آسان را تأیید کنم.

محاسبه عدم قطعیت
محاسبه عدم قطعیت

مطمئن شوید که اطلاعات لازم برای تخمین عدم قطعیت را دارید


اکنون که محاسبه گر را انتخاب کردید ، مطمئن شوید که اطلاعات و داده های وارد شده به ماشین حساب در آن قرار دارد ، بنابراین تخمین عدم اطمینان در اندازه گیری را برای شما فراهم می کند.

اگر محاسبه گرعدم قطعیت شما خالی است ، از داده های یکی از بودجه های عدم قطعیت کامل استفاده کنید. در غیر این صورت ، می توانید برخی داده ها را برای ورود به محاسبه گر تهیه کنید. شما باید نتایج را داشته باشید تا بتوانید با یک محاسبه گر دیگر مقایسه کنید.

برای دیدن بودجه عدم قطعیت پر از اطلاعات و داده ها ، به تصویر زیر نگاه کنید.

بودجه های عدم قطعیت
بودجه های عدم قطعیت

محاسبه گر عدم قطعیت را برای مقایسه انتخاب کنید


بعد ، محاسبه گر (های) عدم قطعیت را که برای ارزیابی استفاده می کنید ، انتخاب کنید. تنها کاری که شما باید انجام دهید این است که یک محاسبه گر عدم قطعیت مختلف را انتخاب کنید تا نتایج خود را با آن مقایسه کنید. شما همیشه می توانید بیش از یک محاسبه گر انتخاب کنید ، اما لازم نیست.

من توصیه می کنم یک محاسبه گر معتبر را انتخاب کنید ، مانند نمونه ای که از طرف سازمان اعتباربخشی شما موجود است یا توصیه شده است.

در تصویر زیر ، یک محاسبه گر عدم قطعیت را مشاهده می کنید که توسط NIST ارائه شده است. این محاسبه گر عدم قطعیت است که برای مقایسه جهت اعتبار سنجی انتخاب شده است.

محاسبه گر عدم قطعیت
محاسبه گر عدم قطعیت

همین اطلاعات را در محاسبه گر جدید وارد کنید


در محاسبه گر (های) عدم قطعیت انتخاب شده برای مقایسه ، دقیقاً همان اطلاعات و داده هایی را که در محاسبه گر عدم قطعیت خود وارد کرده اید وارد کنید. اگر اطلاعات شما مطابقت نداشته باشد ، ممکن است خطاهایی داشته باشید.

در تصویر زیر ، اطلاعات و داده هایی را که در بودجه عدم قطعیت وجود داشت، در محاسبه گر NIST نیز تکرار کردم. از آنجا که محاسبه گر NIST فقط می تواند 15 عامل عدم قطعیت را ارزیابی کند ، مجبور شدیم محاسبه گر عدم قطعیت آسان را تغییر دهم تا فقط 15 منبع اول عدم قطعیت را در نظر بگیریم.

این امر برای اطمینان از اینکه نتایج دو محاسبه گر با یکدیگر قابل مقایسه می باشند لازم است

اطلاعات بودجه های عدم قطعیت
اطلاعات بودجه های عدم قطعیت

بررسی مطابقت همه اطلاعات


قبل از مقایسه ، مطمئن شوید که اطلاعات وارد شده در هر محاسبه گر عدم قطعیت دقیقاً یکی است. علاوه بر این ، اطمینان حاصل کنید که تمام تنظیمات شما دقیقاً یکسان هستند.

این موارد باید شامل تأیید مطابقت موارد زیر باشد:

توزیع های عدم قطعیت،
ضرایب حساسیت ،
مقادیر عدم قطعیت و واحدهای اندازه گیری ،
انواع عدم قطعیت ،
توزیع احتمال ،
درجه های آزادی (در صورت وجود) ،
ضریب گسترش یا عامل پوشش.
اگر یک یا چند تا از این موارد یا تنظیمات با هم مطابقت ندارند ، آنها را تغییر دهید تا کاملاً یکسان باشند.

در تصویر زیر ، می بینید که اطلاعات مربوط به محاسبه گر Easy Uncertainty Calculator را در محاسبه گر عدم قطعیت NIST کپی شده. داده ها پس از اصلاح، وارد محاسبه گر NIST شده، زیرا دارای فیلدهایی نبوده که اجازه استفاده از ضرایب حساسیت را داشته باشد.

البته این مشکل بزرگی نیست. من فقط مجبور شدم اجزای عدم قطعیت خود را در ضرایب حساسیت مربوطه آنها ضرب کنم تا اجزای عدم قطعیت را به مقادیر با واحدهای اندازه گیری مشابه تبدیل کنم.

nist caculator
nist caculator

عدم قطعیت های محاسبه شده را مقایسه کنید


نتایج حاصل از محاسبه گر عدم قطعیت خود را با نتایج محاسبه گر دیگر مقایسه کنید.

نتایج باید یکسان یا مشابه باشند. اگر یکسان نیستند ، برگردید و فرمول ها و تابع های خود را بررسی کنید تا از درست بودن آنها اطمینان حاصل کنید.

اگر توابع و فرمول های شما درست است ، فرمول ها و توابع استفاده شده در محاسبه گری را که برای مقایسه انتخاب کرده اید ارزیابی کنید. ممکن است خطایی وجود داشته باشد. این مواردقبلا دیده شده است! ، پس بنابراین ممکن است.

اگر در مقایسه محاسبه گر خود خطایی مشاهده کردید ، محاسبه گر دیگری را انتخاب و این روند را تکرار کنید.

ضریب پوشش 95٪ در k = 2


در تصویر زیر ، مقایسه نتایج را در زمانی که ضریب گسترش یا عامل پوشش برابر با دو باشد (به عنوان مثال k = 2). می بینید که نتایج حاصل از جمع شدن به دو رقم قابل توجه دقیقاً یکسان هستند.

nist
nist

ضریب پوشش 95٪ با استفاده از جدول T Student


در تصویر زیر ، مقایسه نتایج را زمانی که ضریب گسترش یا عامل پوشش بر اساس جدول تی استیودنت است، مشاهده می کنید . با نگاهی به نتایج ، می توانید تفاوت جزئی در نتایج را هنگام جمع شدن به دو رقم قابل توجه مشاهده کنید. این اختلاف دقیقاً چهار درصد است (یعنی 4/4٪).

rounding error
rounding error

پس از بررسی علت تفاوت، متوجه شدم که محاسبه گر NIST دو کار متفاوت از محاسبه گر Easy Uncertainty Calculator انجام داده است.

1-درجه های موثر آزادی را به یک رقم کامل گرد می کند ، و
2-از رقم صدگان مختلف استفاده کرده است (به عنوان مثال 0.05 در مقابل 0.0455).
از آنجا که محاسبه گر NIST محاسبات را به درستی انجام می داد ، تصمیم گرفتم محاسبه گر خود را به روز کنم.

هنگامی که من همان عملکرد و مقدار صدگان را در محاسبه گر Easy Uncertainty Calculator پیاده کردم ، نتایج یکسان بودند.

niist
niist

بررسی کنید که تفاوت در نتایج کمتر از 5٪ است


در هنگام اعتبار سنجی ، ممکن است متوجه شوید که محاسبه گر شما نتایج کمی متفاوت از محاسبه گر مقایسه ای شما ارائه می دهد.

نگران نباشید. این امری معمول است و به دلایل مختلف می تواند اتفاق بیوفتد.

با این حال ، شما باید مطمئن شوید که نتایج هر دو محاسبه گر حداکثر 5% متفاومت از یکدیگر باشد.

اگر این اختلاف در حد 5٪ باشد، محاسبه گر خود را معتبر و قابل استفاده در نظر بگیرید. اگر در حد 5٪ نیست ، توابع و فرمولهای موجود در محاسبه گر خود را برای خطا بررسی کنید. سپس، در صورت لزوم اصلاحاتی انجام دهید و نتایج خود را دوباره ارزیابی کنید.

در تصویر زیر ، معادله ای را مشاهده می کنید که برای مقایسه نتایج بین دو محاسبه گر عدم قطعیت استفاده کردم. می توانید از فرمول دقیقاً مشابهی استفاده کنید.

difference
difference

جدول T استیودنت


با استفاده از فرمول بالا ، من درصد اختلاف بین نتایج دو محاسبه گر را محاسبه کردم ، زمانی که ضریب پوشش بر اساس جدول T Student است. همانطور که می بینید ، نتایج کمی متفاوت است ، اما در محدوده کمتر از 5٪ قرار می گیرد.

difference 1
difference 1

از آنجا که تفاوتی بین محاسبه گر Easy Uncertainty Calculator و محاسبه گر NIST وجود داشت ، توابع را د Easy Uncertainty Calculator به روز کردم بنابراین نتایج مشابهی را ارائه داد.

عامل پوشش 95٪ در k = 2


با استفاده از فرمول بالا ، من درصد اختلاف بین نتایج دو محاسبه گر را محاسبه کردم وقتی که ضریب پوشش 2 با سطح اطمینان 95٪ باشد همانطور که مشاهده می کنید ، نتایج دقیقاً یکسان است.

ziro
ziro

بر اساس نتایج فوق ، شما باید این محاسبه گر را معتبر و قابل استفاده در نظر بگیرید.

روش C: مقایسه نتایج با سایر محاسبات نوشته شده


آخرین روش قابل قبولی که می توانید برای اعتبارسنجی بودجه های عدم قطعیت استفاده کنید. این است که نتایج خود را با محاسبات کتبی مقایسه کنید.

بله ، من محاسبات کتبی را گفتم.

به این فکر کنید که به مدرسه برگشته اید و باید تمام کارهای خود را با نوشتن هر مرحله از مراحل ریاضی نشان دهید.

این یک روش قدیمی است ، اما جواب می دهد!

این روش رایجی نیست که بیشتر آزمایشگاه ها از آن استفاده کنند ، اما به نظر من بعضی از آزمایشگاه ها گاهی اوقات این روش را انجام می دهند. بنابراین، اگر قادر به یافتن یک محاسبه گر عدم قطعیت یا نرم افزار عدم قطعیت نیستید ، ممکن است بخواهید این روش را در نظر بگیرید.

با این حال ، من باید به شما هشدار بدهم. این روش در مقایسه با سایر روشهای ارائه شده در این راهنما زمانبرتر است. بنابراین ، قبل از تصمیم گیری در مورد استفاده یا عدم استفاده از آن ، این را در نظر بگیرید.

در تصویر زیر ، محاسبات را برای کل مراحل نوشته شده ،مشاهده می کنید. من عدم قطعیت گسترش یافته را برای هر دو سناریو محاسبه کردم:

سطح اطمینان 95٪ که در آن k = 2 ، و
ضریب پوشش k بر اساس جدول Student’s T

بررسی محاسبات
بررسی محاسبات

همانطور که از نتایج در تصویر بالا می بینید (به عنوان مثال به دنبال نتایج حلقه شده با جوهر قرمز باشید) ، هر دو سناریو با نتایجی که من با محاسبه گر عدم قطعیت به دست آوردم مطابقت دارد.

بنابراین ، من این محاسبه گر را معتبر ومناسب برای استفاده در تخمین عدم قطعیت اندازه گیری می دانم.

علاوه بر این، می توانید ببینید که روش نوشتاری کارآمد است. اما ، این روش، تلاش بیشتری نسبت به استفاده از یک محاسبه گر یا نرم افزار دیگر برای عدم قطعیت نیاز دارد. اگر نمی توانید محاسبه گر یا نرم افزار دیگری پیدا کنید ، این روش را امتحان کنید.

این فرایند با قلم ، کاغذ و ماشین حساب علمی 17 دقیقه طول کشید.

نتیجه گیری


در این راهنما ، شما باید سه روش را یاد گرفته باشید که می توانید برای اعتبار بخشیدن به بودجه های عدم قطعیت استفاده کنید. هر یک از این روش ها بسیار آسان است ، بنابراین روشی را انتخاب کنید که برای شما مناسب باشد.

من شخصاً ترجیح می دهم با سایر محاسبه گرها یا نرم افزارهای عدم قطعیت مقایسه کنم. اما ، شما باید روشی را انتخاب کنید که برای شما مناسب باشد. امیدوارم که این راهنما برای شما مفید واقع شده باشد. این راهنما به شما کمک می کند دفعه بعدی که ارزیاب از شما سوال می کند آیا شما محاسبه گر عدم قطعیت خود را تأیید کرده اید ، آماده باشید.

به عنوان نکته نهایی ، شما همیشه می توانید محاسبه گر عدم قطعیت معتبر خود را به لیست مستندات اصلی خود اضافه کنید تا بخشی از سیستم مدیریت کیفیت شما باشد. این ممکن است به شما کمک کند تا سایر پرسنل آزمایشگاه شما از یک محاسبه گر عدم قطعیت غیرمجاز استفاده نکنند.

منبع:www.isobudgets.com

برای دریافت خدمات آموزشی و مشاوره ای با ما در تماس باشید.

عدم قطعیت

منابع خطا وعدم قطعیت

منابع خطا وعدم قطعیت

خطاها و عدم قطعیت ها از کجا ناشی می شوند

موارد بسیاری می تواند منجر به اشکال در یک اندازه گیری شود. این عیوب در اندازه گیری ممکن است قابل رویت یا غیرقابل دیدن باشند. از آنجایی که اندازه گیری ها واقعی هرگز تحت شرایط کاملی بدست نمی آیند لذا منابع ایجاد خطاها و عدم قطعیت ها اندازه گیری از موراد زیر ناشی می شوند

منابع خطا و عدم قطعیت ، ابزار اندازه گیری

ابزار اندازه گیری ممکن است از خطاهایی مانند اریبیی (تمایل به یک طرف)، تغییرات ناشی از طول عمر، پوسیدگی، خوردگی، سایش یا انواع دیگر انحراف، ناخوانا بودن، اغتشاش و سر و صدا ( در وسایل الکتریکی ) و بسیاری از مشکلات دیگر دچار خرابی شوند

منابع خطا و عدم قطعیت ، جسم مورد اندازه گیری

ممکن است جسم، پایدار و ثابت نباشد. تصور کنید می خواهید اندازة یک مکعب یخی را در هوای گرم اندازه گیری کنید.

منابع خطا و عدم قطعیت ، فرآیند اندازه گیری

 ممکن است انجام خود اندازه گیری با مشکلاتی همراه باشد. به عنوان نمونه مشکلات خاص مربوط به اندازه گیری ابعاد یک جسم خیلی کوچک را در نظر بگیرید.

منابع خطا و عدم قطعیت ، عدم قطعیت های ورودی

معمولا عدم قطعیت مربوط به کالیبراسیون ابزار اندازه گیری با عدم قطعیت اندازه گیری های بدست آمده ترکیب خواهد شد. قابل ذکر است که عدم قطعیت ناشی از کالیبره نکردن ابزار بسیار مضر می باشد.

منابع خطا و عدم قطعیت ، مهارت اپراتور

بعضی از اندازه گیری ها به مهارت و قضاوت اپراتور بستگی دارد. ممکن است در کار حساس تنظیم کردن و اندازه گیری، دقت شخصی نسبت به دیگری بیشتر بوده یا در خواندن اندازه ها با چشم، جزئیات را بهتر گزارش دهیم. مثلا استفاده از ابزاری مانند کرنومتر به زمان عکس العمل اپراتور بستگی دارد. قابل ذکر است که این اشتباهات بزرگ و فاحش که از طرف اپراتور ناشی می شود ( خطای اپراتور) جزء منابع ایجاد عدم قطعیت اندازه گیری محسوب نخواهد شد.

منابع خطا و عدم قطعیت ، روش نمونه گیری

اندازه گیری هایی که انجام می دهیم می بایست نمایندة شایسته ای از فرآیند مورد ارزیابی باشد. به عنوان مثال اگر قصد اندازه گیری درجه حرارت محیط کار را داریم نباید از دماسنج نصب شدة روی دیوار که در نزدیکی تهویة مطبوع قرار دارد استفاده کنیم. همچنین اگر برای اندازه گیری قصد انتخاب نمونه هایی از خط تولید را داریم نباید نمونه های انتخابی از 10 محصولی که در صبح روز اول هفته تولید شده انتخاب گردند.

منابع خطا و عدم قطعیت ، محیط

درجه حرارت ، فشار هوا ، رطوبت و شرایط بسیار دیگری می تواند بر ابزار اندازه گیری یا جسم مورد اندازه گیری تاثیر بگذارد.

 تذکرات کلی

در مواردی که اندازه و اثر خطا معلوم باشد ( مثلا از گواهینامه کالیبراسیون ) می بایست تصحیحی برابر و با علامت مخالف بر روی نتیجة اندازه گیری اعمال کرد. به عنوان مثال اگر خطای دستگاه در گواهینامه کالیبراسیون 0.01 و نتیجة 2 باشد با اعمال تصحیح یاد شده مقدار اندازه گیری شده برابر با 1.99 خواهد شد. اما در حالت کلی ، عدم قطعیت های ناشی از منابع یاد شده و از سایر منابع دیگر هر یک به صورت انفرادی سهمی از عدم قطعیت کلی را به خود اختصاص خواهند داد. 

فرآیند تخمین عدم قطعیت

تخمین عدم قطعیت در اصل ساده می باشد. پاراگرافهایی که در ادامه می آیند کارهاي لازم جهت رسیدن به تخمین عدم قطعیت مرتبط با نتیجه اندازه گیري را به طور خلاصه توضیح می دهند. بخش هاي بعدي نیز راهنمایی هاي اضافی و کاربردي در شرایط مختلف را توضیح می دهند،

این راهنمایی ها عمدتاً شامل چگونگی استفاده از داده هاي بدست آمده درون سازمانی و مطالعات صحه گذاري متد مشترك، داده هاي QC داده هاي بدست آمده از آزمون مهارت (PT) و استفاده از اصول انتشار عدم قطعیت نرمال می باشند. مراحل انجام شده به ترتیب زیر می باشند

گام 1: تعیین اندازه ده

یک توضیح روشن از آنچه که قرار است اندازه گیري شود را بنویسید. این توضیح میتواند شامل ارتباط بین کمیت اندازه ده و آن دسته از کمیت هاي ورودي (براي مثال، کمیت هاي اندازه گیري شونده، ثوابت، مقادیر استاندارد کالیبراسیون و غیره) باشند

که اندازه ده به آنها وابسته است. هر جا که امکان داشته باشد، تصحیح هاي لازم براي اثرات سیستماتیک شناخته شده را هم لحاظ کنید. اطلاعات مربوط به مشخصات میبایست در روش اجرایی استاندارد (SOP) و یا دیگر تعریفهاي متد مرتبط ارائه شده باشند.

گام 2: تعیین منابع عدم قطعیت

منابع احتمالی عدم قطعیت را فهرست کنید. این کار شناسایی منابعی است که میتوانند در عدم قطعیت روي پارامترهاي موجود در رابطه ي تعیین شده گام 1 مشارکت داشته باشند. هر چند منابع دیگري هم ممکن است وجود داشته باشند و در صورت نیاز حتی میبایست منابع احتمالی عدم قطعیت ناشی از فرضهاي شیمیایی را نیز لحاظ کرد

.گام 3: تعیین کمی مولفه هاي عدم قطعیت

اندازه مولفه عدم قطعیت مرتبط با هر منبع احتمالی عدم قطعیت شناسایی شده را تخمین بزنید. اغلب، امکان تخمین یا تعیین یک سهم تک براي عدم قطعیت مرتبط با تعداد زیادي منابع جدا از هم، با استفاده از داده هاي مطالعات صحهگذاري و دادههاي QC و غیره وجود دارد.

استفاده از یک چنین داده هایی، کار لازم براي تخمین عدم قطعیت را به طور قابل ملاحظه اي کاهش میدهد، و چون در انجام این کار از داده هاي آزمایشگاهی واقعی استفاده می شود،

لذا می تواند به تخمین هاي قابل اعتماد از عدم قطعیت نیز بینجامد. همچنین مهم است این نکته را در نظر بگیریم که آیا داده هاي موجود، توضیح کافی در مورد تمام منابع عدم قطعیت را ارائه می دهند یا نه، نکته دیگر آن که بعضی وقتها براي کسب اطمینان از این که آیا تمام منابع عدم قطعیت لحاظ شدهاند یا نه به آزمایشها و مطالعات اضافی دیگري نیاز خواهیم داشت.

گام 4: محاسبه عدم قطعیت مرکب

اطلاعات بدست آمده از گام 3، چه مرتبط با منابع تک یا مرتبط با اثرات ترکیبی چندین منبع باشند، در هر حالت شامل تعدادي از مولفههاي با مقدار معین و سهیم در عدم قطعیت کل خواهند بود.

مقدار هر یک از سهم ها می بایست به شکل انحراف استاندارد بیان و سپس بر اساس قوانین خاصی با یکدیگر ترکیب شده تا منجر به عدم قطعیت استاندارد مرکب شوند. براي رسیدن به عدم قطعیت بسط یافته، فاکتور پوشش مناسب نیز می بایست اعمال شود.

جهت دریافت خدمات آموزشی و یا مشاوره ای با ما تماس بگیرید.02165341290

عدم قطعیت

عدم قطعیت اندازه گیری

عدم قطعیت چیست ؟

امروز درستی اندازه گیری ها با توجه به گسترش تکنولوژی و پیشرفت علم بسیار حائز اهمیت اس و با توجه به فیزیک کوانتوم امکان اندازه گیری به صورت کاملا دقیق وجود ندارد و مقادیر مرجع به صورت قرار دادی می باشند، همچنین با توجه به اینکه مقدار مرجع همیشه به طور دقیق قابل اندازه گیری نمی باشد اندازه گیری ها دارای مقداری عدم قطعیت می باشند.

اندازه گیری چیست

 اندازه گيري در خصوص خاصيت عنصری سخن  مي گويد . ممكن است اين ويژگي يك جسم، گرما و يا طول آن باشد اندازه گيري، عددي را به آن خاصيت نسبت مي دهد . اندازه گيريها هميشه با ابزاري مانند خط كش، كرونومتر، ترازو  و دماسنج و … انجام می گيرند به طور طبيعي ، نتيجة يك اندازه گيري از دو قسمت یعنی عدد و واحد اندازگيري  تشكيل شده است.

مواردی که اندازه گيري محسوب نمي شوند:

برخی از فرآيندها ممكن است يك اندازه گيري به نظر بیایند اما در واقع چنين چيزي نمی باشد. به عنوان نمونه، مقايسة دو رشته ريسمان جهت تعيين ريسمان بلندتر واقعاً يك اندازه گیری محسوب نمی شود. طبیعتا شمارش هم اندازه گیری نیست. غالبا یک آزمون که به طور طبیعی منجر به جواب بله / خیر یا رد/قبول می شود اندازه گیری به شمار نمی آید. با وجود این ممکن است اندازه گیری ها قسمتی از فرآیندی باشد که به پاسخ یک تست منجر می شود.

بیان کردن عدم قطعیت اندازه گیری:

چون تردید در هر اندازه گیری وجود دارد جواب به سوالات زیر ضروری می باشد:

  • میزان شک و تردید در اندازه گیری چقدر است؟
  • این شک تا چه اندازه نادرست و بی اعتبار است؟

بنابراين براي تعيين عدم قطعيت اندازهگيري به دو عدد يكي فاصله و ديگري سطح اطمينان ( یعنی میزان اطمینانی که مقدار واقعی اندازه گیری در داخل فاصله قرار می گیرد) نیازمندیم.بعنوان مثال ممکن است بگوییم که طول چوبی در سطح اطمینان 95% برابر 20 سانتی متر، 1+ می باشد. این نتیسجه را می توان به صورت مقابل نوشت : در سطح اطمینان 95% ، cm 1 +  cm20 . این عبارت بدین معنی است که با اطمینان 95% طول چوب بین 19 و 21 سانتی متر خواهد بود.

خطا و عدم قطعیت:

در حال حاضر وجد خطا در اندازه گیری ها غیر قابل اجتناب هستند اما می بایست با شناخت کامل مطالعه خطا و منابع آن سعی در کاهش آن ها نمود نکته حائز اهمیت این است که نباید خطا و عدم قطعیت را با یکدیگر اشتباه گرفت در واقع خطا فاصله بین مقدار اندازه گیری شده و مقدار اصلی می باشد در صورتی که عدم قطعیت ناشی از نا آگاهی و عدم اطمینان ما از نتیجه اندازه گیری است.

به طور کلی سه نوع خطا در سیستم به شرخ ذیل تعریف شده است:

خطای عمده:

این خطا عمدتا مربوط به خطای انسانی است و در فرایند اندازه گیری این خطا اجتناب ناپذیر است.

خطای سیستماتیک:

میانگین نتایج حاصل از انجام تعداد نامحدودي اندازه گیري یک اندازه ده در شرایط تکرارپذیر منهی مقدار واقعی آن اندازه ده.خطاي سیستماتیک از روشهاي ناقص، تجهیزات کالیبره نشده یا برخی از متغیرها که نتیجه ي اندازه گیري را هر بار با مقدار ثابتی تغییر میدهند، ناشی می شود. خطاي سیستماتیک میتواند شناخته یا ناشناخته باشد. یک خطاي سیستماتیک معلوم یا معین، بایاس نامیده میشود. دو مثال بارز از خطاي سیستماتیک، خطاي دستگاه اندازه گیري و خطاي روش اندازه گیري است

خطای تصادفی:

تیجه ي اندازه گیري منهاي میانگین نتایجی که از انجام تعداد نامحدودي اندازه گیري یک اندازه ده در شرایط تکرارپذیر به دست میآید.خطاي تصادفی از شرایط کنترل ناپذیر آزمایش و منابع ناشناخته ناشی میشود. این خطا در هر بار اندازه گیري، نتیجه ي اندازه گیري را با مقداري متفاوت تغییر میدهد. دیده شده است که نتایج اندازه گیري حتی پس از درنظر گرفتن تمام خطاهاي سیستماتیک از یک خوانده به خوانده ي دیگر تغییر میکند.

جهت دریافت خدمات مشاوره ای و یا آموزشی با ما تماس بگیرید. 02165341290

قابلیت-ردیابی

قابلیت ردیابی اندازه شناختی

تعریف اندازه شناسی

،(Metrology) اندازه شناسی علم اندازه گيری و کاربرد آن است.
اندازه شناسی، کليه جنبه ھای نظری و عملی اندازه گيری را با ھر عدم قطعيت اندازه گيری و ھر دامنه کاربردی
را شامل می شود.

اندازه گيری:

فرآیند تعيين یک یا چند مقدار کميت که به طور تجربی و مستدل بتوان به یک کميت نسبت داد.

كاليبراسيون

مجموعه عملياتي كه تحت شرائط مشخص، ميان نشاندھي يك دستگاه يا سيستم اندازه گيري، يا مقدار يك
سنجه مادي يا مادة مرجع و مقدار متناظر آن كه از استانداردھاي اندازه گيري حاصل مي شود رابطه اي برقرار مي
كند

قابليت ردیابی اندازه شناختی:

قابلیت ردیابی ارتباط دادن مقدار يک کميت استاندارد يا نتيجه اندازه گيري با مرجع ھاي ملي يا بين المللي از طريق زنجيره
پيوسته مقايسه ھا که ھمگي عدم قطعيتي معين دارند

قابلیت ردیابی اندازه شناختی جرم

ايجاد قابليت رديابي نتايج اندازه گيري و كاليبراسيون

BIPM دفتر بين المللي اوزان و مقياسها

يك سازمان بين دولتي است كه كشور هاي عضو در:
موضوعات مرتبط با دانش اندازه گيري و استاندارد هاي اندازه گيري با هم همكاري مي كنند
در سال 1875 همزمان با امضاي كنوانسيون متر تاسيس شد

جهت دریافت خدمات آموزشی یا مشاوره ای با ما تماس بگیرید.02165341290

دقت و درستی

تفاوت بین دقت، صحت و درستی

صحت اندازه گیری

نزدیکی توافق بین مقدار میانگین حاصل از تعداد زیادی از نتایج آزمون و مقدار مرجع پذیرفته شده. به صحت «درستی میانگین» نیز گفته می‌شود ولی استفاده از آن به این صورت توصیه نمی‌شود. اندازه صحت معمولاً برحسب اریبی بیان می‌شود.

درستی

به نزدیکی میان نتیجه اندازه گیری شده و مقدار مرجع درستی اندازه گیری گفته می شود.

اریبی اندازه گیری

اختلاف بین مقادیر موردانتظار نتایج آزمون و مقدار مرجع پذیرفته شده.

دقت اندازه گیری

نزدیکی توافق بین نتایج حاصل از آزمون‌های مستقل تحت شرایط قراردادی. معمولاً اندازه دقت بر حسب عدم دقت بیان می‌گردد و بر حسب انحراف معیار نتایج آزمون محاسبه می‌شود. دقت پایین تر ناشی از انحراف معیار بالاتر است.

«نتایج آزمون مستقل» نتایجی است که تحت تاثیر هیچ یک از نتایج آزمون قبلی که روی همان نمونه آزمون یا مشابه آن انجام شده است، قرار نمی گیرد. اندازه‌های کمّی دقت وابستگی شدیدی به شرایط تصریح شده دارند. شرایط تکرارپذیری و تجدیدپذیری، دو حد نهایی دقت هستند.

تفاوت بین دقت و صحت

دقت فقط به توزیع خطاهای تصادفی بستگی دارد و ارتباطی به مقدار واقعی یا مقدار مشخص شده، ندارد. صحت که بر حسب اریبی بیان می‌شود. خطای سیستماتیک کل است که امکان دارد از یک یا چند مؤلفه خطای سیستماتیک تشکیل شده باشد. بزرگ بودن اریبی بیانگر اختلاف زیاد از مقدار مرجع پذیرفته شده است. ص حت (اریبی) شامل خطای تصادفی نمی‌شود.

تفاوت بین درستی و صحت

درستی اندازه گیری به نزدیکی یک نتیجه یک اندازه گیری با مقدار مرجع و صحت اندازه گیری به فاصله میانگین تعدادی از اندازه گیری ها با مقدار مرجع گفته می شود.

جهت دریافت خدمات آموزشی با ما تماس بگیرید 02165341290