Приложение В (справочное). Рекомендации по анализу неопределенности

Приложение В
(справочное)

Рекомендации
по анализу неопределенности

В.1 Общие сведения

При подготовке отчета о результатах измерений физических величин необходимо указать некоторые количественные характеристики, позволяющие оценить надежность полученных результатов. По этой причине для проверки технических характеристик водородного генератора необходимо выполнить анализ неопределенности измерений. Погрешности могут быть проанализированы до и/или после испытаний.

Рекомендуется выполнять анализ неопределенности до начала проведения испытаний. Предварительный анализ позволяет предпринять меры по уменьшению значений погрешностей до подходящего уровня, соответствующего цели испытания, или способствует снижению стоимости испытаний с одновременным обеспечением надлежащей точности измерений.

Анализ неопределенности измерений после завершения испытаний является обязательным. Для определения неопределенности измерений характеристик водородного генератора их анализ должен выполняться на основе эмпирических данных. Значение неопределенности измерений следует указывать вместе со значением рабочей характеристики.

Данное приложение можно использовать в качестве руководства по вычислению неопределенности измерений до и после испытаний. Кроме того, приложение А содержит пример анализа неопределенности измерений для параметров выработки водорода. Пример приведен только в ознакомительных целях и не должен использоваться в качестве результата испытаний. Для надлежащего анализа неопределенности измерений в рамках настоящего стандарта необходимо соблюдать требования ISO/IEC 98-3.

В.2 Подготовка

Анализ неопределенности измерений характеристик водородного генератора (например, КПД производства водорода) может выполняться с помощью оценки различных параметров, а также характеристик водородного генератора.

Результат измерения каждого параметра представляет собой комбинацию фактического значения и суммарной неопределенности измерения. Суммарная погрешность измерения состоит из систематической и случайной погрешностей.

При этом суммарная неопределенность параметра представляет собой комбинированную погрешность, полученную на основе систематической и случайной неопределенностей.

Для повышения точности измерений характеристик водородного генератора необходимо минимизировать систематическую и случайную неопределенности измерения параметров.

Погрешность поверки оборудования рассматривается в качестве систематической неопределенности, поэтому рекомендуется использовать более точное оборудование, чтобы минимизировать систематическую неопределенность. Необходимо внимательно подойти к вопросу выбора оборудования.

Для минимизации случайной неопределенности измерений следует проанализировать методики испытаний, условия испытаний и методы сбора данных. Случайная неопределенность равна двукратному значению стандартного отклонения ( для 95% случаев). Перед выполнением проверки производительности необходимо тщательно спланировать соответствующее испытание.

По возможности измерения параметров следует выполнять одновременно. Запись данных с помощью автоматизированного оборудования поможет получить наборы параллельных данных. Для испытания характеристик производительности необходимо наличие установившихся условий.

Перед выполнением проверки производительности необходимо определить величины кратковременных и длительных флуктуаций, а также убедиться в наличии устойчивого состояния. Понятие "установившееся состояние" определено в 6.2. Продолжительность испытания следует выбирать с учетом флуктуаций результатов долгосрочных измерений параметров. Кроме того, продолжительность испытания должна охватывать как минимум один цикл длительных флуктуаций.

Во время испытания необходимо получить не менее 30 независимых точек данных каждого параметра, чтобы рассчитать стандартное отклонение. Каждый набор данных должен формироваться путем усреднения измерений (например, для измерения напряжения) или с использованием сумм, поделенных на продолжительность измерения (например, для скорости потока топлива).

Для поддержания независимости точек данных необходимо, чтобы минимальный интервал времени между наборами данных равнялся 1 мин.

В.3 Основные допущения

Положения настоящего стандарта подготовлены на основе Руководства ISO/IEC 98-3. Использование допущений, учитывающих особенности конструкции, и методики испытаний, описанные в настоящем стандарте, позволяют сформулировать требования и допущения применительно к водородным генераторам.

Сделаны следующие основные допущения.

Предполагается, что все источники случайной неопределенности характеризуются нормальным распределением и оцениваются как для 95% охвата. Систематическая неопределенность представляет собой оценку погрешностей, которые остаются постоянными во время испытаний. При оценке систематической неопределенности В необходимо учитывать погрешность калибровки, влияние приборного оборудования (например, излучение датчика температуры) и входные данные (например, свойства газа, измеренные в рамках протокола испытаний, при этом параметры не измеряются непрерывно на протяжении всей процедуры испытания).

Каждому параметру должно соответствовать как минимум 30 независимых точек данных. При наличии менее 30 независимых точек данных для одного или нескольких параметров, необходимы дополнительные вычисления. Следует руководствоваться ISO/IEC 98-3.

Предполагается, что все источники случайной неопределенности характеризуются нормальным распределением и оцениваются как измеряемых величин, что соответствует 95%-ной вероятности охвата.

Суммарная неопределенность должна определяться путем объединения систематической В и случайной () неопределенности по формуле

,

что эквивалентно

.

В.4 Общий подход

Поэтапная методика вычислений:

a) определение процедур измерения:

1) анализ целей и продолжительность испытания. При необходимости можно провести предварительное испытание, чтобы определить продолжительность испытаний,

2) определение всех независимых параметров измерений и их номинального значения,

3) установление всех процедур калибровки и характеристик приборов, способных повлиять на каждый параметр. Необходимо проверить неопределенность компонентов измерительной системы, влияющие на два или более измерения одновременно (взаимосвязанные погрешности),

4) выявление функциональных зависимостей между независимыми параметрами измерений и результатами испытаний с использованием формул для расчета характеристик водородного генератора согласно указаниям настоящего стандарта;

b) установление источников случайных неопределенностей, на основе полного и исчерпывающего списка возможных источников неопределенностей для всех параметров;

c) расчет или определение абсолютных систематических и случайных неопределенностей для каждого параметра:

1) абсолютная систематическая неопределенность измерений В, должна вычисляться умножением точности калибровки на номинальное значение каждого параметра,

2) абсолютная случайная неопределенность результата измерения в два раза превышает стандартное отклонение параметра;

d) определение систематической и случайной неопределенности измерения применительно к каждому параметру:

1) систематическая и случайная неопределенности измерений независимых параметров вычисляются раздельно вплоть до окончательного результата по следующим формулам:

,

где - систематическая неопределенность измерения;

- случайная неопределенность результата измерения,

2) весовые коэффициенты , вычисляется путем дифференцирования или компьютерного моделирования с использованием функциональной зависимости, указанной в перечислении d) 1),

e) суммарную неопределенность измерений вычисляют по формуле, объединяющей систематическую и случайную неопределенности.

;

f) протокол (отчет) проведения испытаний оформляют в соответствии с требованиями раздела 9.