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 - факторами сходимости);

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

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

* - символ суммирования погрешностей, рассматриваемых как случайные величины.

В.1.2 Составляющая погрешности f_cx 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 и аттестации МВИ путем введения поправки к результатам измерений. Тогда модель погрешности МВИ можно представить в виде

,

(В.2)

где f_c - неисключенный остаток систематической составляющей погрешности.

Примечание - Значение характеристики неисключенного остатка систематической составляющей погрешности измерений f_c 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 есть следующие практические основания:

а) Следует устанавливать такие характеристики погрешности, которые будут использовать 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_cx.

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.) нельзя. 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 испытаний осуществляется на основе следующей модели представления суммарной погрешности МВИс

,

(В.3)

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

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

^услf - составляющая погрешности результатов испытаний, обусловленная влиянием условий испытаний (воздействующих факторов);

^услf_i (i от 1 до m) - составляющие погрешности результатов испытаний, обусловленные влиянием i-го фактора влияния условий испытаний; эти составляющие разделены на две группы:

(^услf_сх,1, ..., ^услf_сх,k) - составляющие погрешности, приводящие к разбросу результатов испытаний в условиях сходимости;

(^услf_вс,сх,1, ..., ^услf_вс,сх,n) - остальные составляющие погрешности влияния 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 МВИс складывается из составляющих погрешности измерений параметра, определяемого при испытаниях, и составляющих погрешности, обусловленных влиянием условий испытаний. Это положение находится в соответствии с [3];

- в модели погрешности МВИс отсутствует неисключенный остаток систематической составляющей погрешности f_c.

В.2.3 Рекомендация [14] следующим образом описывает термины "погрешность испытаний" и "характеристики погрешности испытаний": "5.3 За погрешность испытаний образца принимают разность между результатом измерений параметра, определяемого при испытаниях образца продукции, полученным при фактических условиях испытаний, и истинным значением определяемого параметра, которое он имеет при параметрах условий испытаний, точно равных своим номинальным значениям или тем значениям, при которых требуется определять параметр образца"; "5.5 В качестве характеристик погрешности испытаний используют характеристики, аналогичные ... погрешности измерений".

Поскольку достичь абсолютно точных значений параметров условий испытаний невозможно, невозможно определить и "истинное значение определяемого параметра". За 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 носит условный характер, а особенности оценивания характеристик погрешности МВИс (подраздел 9.3) вытекают из особенности модели погрешности МВИс.

В.2.4 Некоторые МВИс предусматривают одновременное (или почти одновременное) проведение испытаний нескольких объектов при близких условиях испытаний (испытания сериями). В этом случае целесообразно устанавливать составляющую погрешности, характеризующую сходимость результатов испытаний. Также может оказаться целесообразным раздельное установление составляющих погрешности ^измf_вс,сх и ^услf_вс,сх. При этом ^услf_вс,сх - 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 испытаний, полученным в данной серии, и случайной по отношению к возможному множеству серий испытаний; ^измf_вс,сх - составляющая погрешности измерений, обусловленная возможным разбросом факторов, влияющих на погрешность измерений при испытаниях, не зависящих от условий испытаний (например, погрешности СИ). Раздельное установление ^измf_вс,сх и ^услf_вс,сх целесообразно, если МВИс предполагается использовать для сравнения параметров объектов из разных партий продукции путем их испытаний в одной серии. Тогда условия испытаний будут меньше влиять на погрешности разности результатов испытаний объектов из разных партий.

В.3 Метрологические характеристики методик измерений при измерительном контроле

В.3.1 Способы установления метрологических характеристик МВИк вытекают из особенностей МВИк (В.2.1 приложения В) и, по сути, следуют из определений показателей достоверности измерительного контроля, изложенных в [14].

В.3.2 Установление характеристик погрешности и показателей достоверности измерительного контроля осуществляют на основе следующей модели представления суммарной погрешности МВИк:

,

(В.4)

где f_cx, f_вс, f_c - составляющие погрешности измерения (или измерительного преобразования) при контроле, имеющие тот же смысл, что и в (В.1);

f_cp - погрешность сравнения контролируемого параметра Х с границами поля контрольного допуска (на предприятии-изготовителе) или с границами поля допуска G (на предприятии-потребителе), равная сумме погрешности задания границ (G) и погрешности устройства сравнения контролируемого параметра Х с (G).

В.3.3 В большинстве случаев погрешность сравнения имеет систематический характер (по отношению к измерениям, проводимым в условиях сходимости). Поэтому неисключенная систематическая составляющая погрешности измерительного контроля, характеристикой которой является , равна f_вс,сх * f_с * f_ср.

В.3.4 МВИк измерительно-преобразовательного типа не выводят (не сообщают) результата измерения контролируемого параметра и представляют результат контроля в альтернативной форме. Тем не менее при разработке и аттестации таких МВИ следует выразить все составляющие погрешности в единицах контролируемой величины и определять наряду с показателями достоверности измерительного контроля и характеристики погрешности измерительного контроля.