Приложение В (справочное). Обоснование комплекса метрологических характеристик методик (методов) измерений

Приложение В
(справочное)

Обоснование
комплекса метрологических характеристик методик (методов) измерений

В.1 Метрологические характеристики методик количественного химического анализа и методик измерений характеристик свойств

В.1.1 Установление характеристик погрешности измерений осуществляется на основе следующей модели представления суммарной погрешности:

,

(В.1)

где f _сх - часть погрешности измерений, обусловленная факторами, приводящими к разбросу результатов измерений в условиях сходимости (далее - факторы сходимости);

f _вс-сх - часть погрешности измерений, обусловленная факторами, приводящими к разбросу результатов измерений в условиях воспроизводимости, за исключением факторов сходимости (далее - факторы "чистой" воспроизводимости);

f _прав - часть погрешности измерений, обусловленная факторами, приводящими к отклонениям результата измерений от фактического значения, за исключением факторов сходимости и воспроизводимости (далее - факторы правильности);

* - символ суммирования погрешностей, рассматриваемых как случайные величины.

В.1.2 Составляющая погрешности f _сх имеет случайный характер.

В.1.3 По отношению к измерениям, проводимым в условиях сходимости, составляющая погрешности f _вс-сх имеет систематический характер, а по отношению к измерениям, проводимым в условиях воспроизводимости, - случайный характер.

В.1.4 Составляющая погрешности f _прав имеет систематический характер, и ее исключают при разработке МВИ путем введения поправки к результатам измерений. Тогда модель погрешности измерений можно представить в виде

,

(В.2)

где f _с - неисключенный остаток систематической составляющей погрешности.

Примечание - Значение характеристики неисключенного остатка систематической составляющей погрешности измерений f _с численно равно величине критерия при оценке значимости систематической составляющей погрешности.

В.1.5 В настоящем стандарте составляющая погрешности f _вс-сх рассмотрена как часть неисключенной систематической составляющей погрешности.

Для этого существуют следующие практические основания:

а) следует устанавливать такие характеристики погрешности, которые будут использоваться при применении МВИ. Многие МВИ используют в целях контроля продукции, при этом измерения осуществлены, как правило, в условиях сходимости. В то же время на показатели достоверности контроля продукции систематическая и случайная составляющие погрешности влияют по-разному. Поэтому необходимо разделение f _вс-сх и f _сх;

б) если составляющая погрешности f _вс-сх будет включена в случайную составляющую, у пользователя МВИ создастся впечатление, что он может уменьшить погрешность измерений путем увеличения количества параллельных определений и рассчитать ее, хотя это не так;

в) полностью обеспечить варьирование всех факторов воспроизводимости (разное время, разные экземпляры средств измерений, разные исполнители и т.д.) невозможно. В области использования атомной энергии применяют многие МВИ с уникальными СИ, существующие в ограниченном количестве экземпляров, а то и в единственном экземпляре. В таких случаях единственным способом определения составляющей погрешности f _вс-сх является расчетно-экспериментальный способ, при котором она рассчитывается путем суммирования составляющих ее образующих, рассматриваемых как неисключенные систематические.

В.2 Метрологические характеристики методик измерений при испытаниях

В.2.1 Установление характеристик погрешности результатов измерений при испытаниях осуществляется на основе следующей модели представления суммарной погрешности измерений:

,

(В.3)

где - составляющая погрешности измерений, обусловленная факторами сходимости измерений параметра, определяемого при испытании;

- составляющая погрешности измерений, обусловленная факторами "чистой" воспроизводимости измерений параметра, определяемого при испытании;

- составляющая погрешности измерений, обусловленная влиянием условий испытаний (воздействующих факторов);

- составляющие погрешности результатов измерений, обусловленные влиянием i-го фактора влияния условий испытаний; эти составляющие разделены на две группы;

(, ..., ) - составляющие погрешности измерений, приводящие к разбросу результатов испытаний в условиях сходимости;

(, ..., ) - остальные составляющие погрешности измерений, обусловленные влиянием условий испытаний.

В.2.2 Таким образом, отличия модели погрешности МВИс, описываемой формулой (В.3), от модели, описываемой формулой (В.2), заключаются в следующем:

- погрешность измерений для МВИс складывается из составляющих погрешности измерений параметра, определяемого при испытаниях, и составляющих погрешности измерений, обусловленных влиянием условий испытаний;

- в модели погрешности измерений для МВИс отсутствует неисключенный остаток систематической составляющей погрешности f _с.

В.2.3 Поскольку достичь абсолютно точных значений параметров условий испытаний невозможно, нельзя определить и истинное значение определяемого при испытаниях параметра, которым бы оно было в случае достижения точного соответствия условий испытаний требуемым условиям (искомое модельное значение, нереально измеряемое в фактически достигнутых условиях испытаний) путем только измерений реальных значений определяемого при испытаниях параметра. За искомое по МВИс истинное значение определяемого при испытаниях параметра можно было бы принять математическое ожидание всех воображаемых результатов испытаний (по одной методике, но на разном испытательном оборудовании, в разных лабораториях и т.д.), что также практически недостижимо. Поэтому понятие правильности измерений для МВИс, в которых задачей указано определение не действительного значения определяемого параметра в реально достигнутых условиях испытаний, а именно модельного (истинного), при условном соответствии условий испытаний требуемым, носит условный характер, а особенности оценивания характеристик погрешности таких МВИс (см. ГОСТ Р 8.997) вытекают из особенности модели погрешности МВИс.

В.2.4 Некоторые МВИс предусматривают одновременное (или почти одновременное) выполнение измерений при испытаниях нескольких объектов при близких условиях испытаний (испытания сериями). В этом случае целесообразно устанавливать составляющую погрешности измерений, характеризующую сходимость результатов измерений при испытаниях. Также может оказаться целесообразным раздельное установление составляющих погрешности испытаний и . При этом - составляющая погрешности, обусловленная возможным разбросом условий испытаний при их повторении, и одинакова (хотя и неизвестна) в данном испытании, т.е. является систематической по отношению ко всем результатам измерений, полученным в данной серии, и случайной по отношению к возможному множеству серий испытаний; - составляющая погрешности, обусловленная возможным разбросом факторов, влияющих на погрешность измерений при испытаниях, не зависящих от условий испытаний. Раздельное установление и целесообразно, если МВИс предполагается использовать при испытаниях, проводимых для сравнения параметров объектов из разных партий продукции путем их испытаний в одной серии. Тогда условия испытаний будут меньше влиять на погрешности разности результатов измерений характеристик объектов из разных партий.

В.3 Метрологические характеристики методик измерений при измерительном контроле

В.3.1 Способы установления метрологических характеристик МВИк, в которых измерительной задачей указано определение значения разности контролируемого параметра и нормы контроля, вытекают из их особенностей (см. Б.3.2) и по сути следуют из определений показателей достоверности измерительного контроля, изложенных в рекомендациях [6].

В.3.2 Установление характеристик погрешности и показателей достоверности измерительного контроля осуществляют на основе следующей модели представления суммарной погрешности определения значения разности контролируемого параметра и нормы контроля по МВИк:

,

(В.4)

где f _сх, f _вс-сх, f _с - составляющие погрешности измерения (или измерительного преобразования) при контроле, имеющие тот же смысл, что и в формуле (В.1);

f _ср - погрешность сравнения контролируемого параметрах с границами поля контрольного допуска (на предприятии-изготовителе) или с границами поля допуска G (на предприятии-потребителе), равная сумме составляющих погрешности задания границ и погрешности устройства сравнения контролируемого параметра X с .

В.3.3 В большинстве случаев погрешность сравнения имеет систематический характер (по отношению к измерениям, проводимым в условиях сходимости). Поэтому неисключенная систематическая составляющая погрешности измерений при измерительном контроле в случае определения значения разности контролируемого параметра и нормы контроля, характеристикой которой является , равна f _вс-сх * f _с *f _ср.