NEJISTOTA MĚŘENÍ V ROZHODOVÁNÍ František Jelínek, ČMI role

CÍLE PROJEKTU REGMET Identify the metrological needs of regulatory bodies Networking arrangements to improve the regulatory systems Harmonising the regulators’ approach to metrological issues Provide access to the project results

TÉMA PŘÍSPĚVKU Porovnání výsledku měření s číselnou mezí, danou předpisem, je jen zdánlivě jednoduché. Cílem příspěvku je připomenout úlohu nejistoty měření v takovéto situaci. Moderní přístup rozhodování v legální metrologii bere nejistoty měření v úvahu stejně, jako je tomu při měření v průmyslu, jde-li o rozhodnutí, zda výrobek vyhovuje specifikacím. příklad

dialog – vyžaduje oboustranně jasné pojmy – proto i trochu definic příklad Příklad: teplota místnosti má být 18°C až 22 °C nejistota měření teploměrem je 0,5°C 17 18 19 20 21 22 23 °C dialog – vyžaduje oboustranně jasné pojmy – proto i trochu definic

PRAMENY Sommer K.D., Kochsiek M.: Role of measurement uncertainty in deciding conformance in legal metrology, OIML Bulletin, XLIII, No. 2, April 2002 Clarkson M. a j.: A combinatorial technique for weighbridge verification, OIML Bulletin, XLIII, No. 2, April 2002 ČSN EN ISO 14253-1, GPS, Část 1- Pravidla rozhodování o prokazování shody nebo neshody se specifikacemi Guckelsberger K.: Uncertainty and Decision Rules for Compliance, Case Study, RegMet-D 12-V5, 2003 ČSN 01 0115, Mezinárodní slovník základních a všeobecných termínů v metrologii

ISO 9001:2000 a EN ISO/IEC 17025 přesnost měřidla musí být v souladu s jeho zamýšleným použitím zajištění návaznosti výsledků měření s určením charakteristik metrologické kvality přesnost návaznost

základní pojmy – přesnost měření přesnost měření těsnost shody mezi výsledkem měření a pravou hodnotou měřené veličiny accuracy of measurement nejistota měření parametr přidružený k výsledku měření, který charakterizuje rozptyl hodnot, které by mohly být důvodně přisuzovány k měřené veličině uncertainty of measurement Základ - GUM Např. směrodatná odchylka (nebo její daný násobek) nebo polovina šířky intervalu, jehož konfidenční úroveň je stanovena. chyba (měření) výsledek měření mínus pravá hodnota měřené veličiny error (of measurement) přesnost měřicího přístroje schopnost měřicího přístroje poskytovat výstupní signály blízké pravé hodnotě. Termín "přesnost" je kvalitativní pojem. accuracy of a measuring instrument

základní pojmy – návaznost měření vlastnost výsledku měření nebo hodnoty etalonu, kterou může být určen vztah k uvedeným referencím, zpravidla státním nebo mezinárodním etalonům, přes nepřerušený řetězec porovnání (řetězec návaznosti), jejichž nejistoty jsou uvedeny. traceability

DOPORUČENÍ „TEMPLATE“ Především se musí uvážit, které veličiny budou měřeny, v jakém rozsahu a jaké jsou požadavky na přesnost měření. Číselné údaje mezních hodnot v regulačních opatřeních musí být stanoveny s ohledem na fyzikální realitu, na povahu měřených objektů a na realizovatelnost metod měření. Musí být zajištěno korektní stanovení nejistot měření a jednoznačně popsána interpretace výsledků měření. Návaznost měření musí být zajištěna od  nejnižšího stupně měření až k etalonům mezinárodním (jednotkám SI) a to zpravidla cestou národního metrologického institutu, který je účastníkem Ujednání CIPM MRA a deklaruje příslušné kalibrační měřicí schopnosti v databázi BIPM. měření veličiny a hodnoty

základní pojmy – měření měření soubor činností, jejichž cílem je stanovit hodnotu veličiny measurement měřená veličina blíže určená veličina, která je předmětem měření measurand výsledek měření hodnota získaná měřením přisouzená měřené veličině result of a measurement údaj (měřicího přístroje); indikace (měřicího přístroje) hodnota veličiny udávaná měřicím přístrojem indication (of a meas. instrument)

základní pojmy – veličina a její hodnota (měřitelná) veličina vlastnost jevu, tělesa nebo látky, kterou lze kvalitativně rozlišit a kvantitativně určit (measurable) quantity hodnota (veličiny) velikost blíže určené veličiny obecně vyjádřená jako (měřicí) jednotka násobená číselnou hodnotou value (of a quantity) délka tyče: 5,34 m nebo 534 cm; hmotnost tělesa: 0,152 kg nebo 152 g; pravá hodnota (veličiny) hodnota, která je ve shodě s definicí dané blíže určené veličiny true value (of a quantity) Jedná se o hodnotu, která by byla získána perfektním měřením. Pravé hodnoty jsou neurčité; v podstatě je nelze určit. konvenčně pravá hodnota (veličiny) hodnota, která je přisuzována blíže určené veličině a přijatá, někdy konvencí, jako hodnota jejíž nejistota je vyhovující pro daný účel conventional true value

DOPORUČENÍ „TEMPLATE“ Především se musí uvážit, které veličiny budou měřeny, v jakém rozsahu a jaké jsou požadavky na přesnost měření. Číselné údaje mezních hodnot v regulačních opatřeních musí být stanoveny s ohledem na fyzikální realitu, na povahu měřených objektů a na realizovatelnost metod měření. Musí být zajištěno korektní stanovení nejistot měření a jednoznačně popsána interpretace výsledků měření. Návaznost měření musí být zajištěna od  nejnižšího stupně měření až k etalonům mezinárodním (jednotkám SI) a to zpravidla cestou národního metrologického institutu, který je účastníkem Ujednání CIPM MRA a deklaruje příslušné kalibrační měřicí schopnosti v databázi BIPM. Nejistota měření

základní pojmy – nejistota měření přesnost měření těsnost shody mezi výsledkem měření a pravou hodnotou měřené veličiny accuracy of measurement nejistota měření parametr přidružený k výsledku měření, který charakterizuje rozptyl hodnot, které by mohly být důvodně přisuzovány k měřené veličině uncertainty of measurement Základ - GUM Např. směrodatná odchylka (nebo její daný násobek) nebo polovina šířky intervalu, jehož konfidenční úroveň je stanovena. chyba (měření) výsledek měření mínus pravá hodnota měřené veličiny error (of measurement) přesnost měřicího přístroje schopnost měřicího přístroje poskytovat výstupní signály blízké pravé hodnotě. Termín "přesnost" je kvalitativní pojem. accuracy of a measuring instrument

DOPORUČENÍ „TEMPLATE“ Především se musí uvážit, které veličiny budou měřeny, v jakém rozsahu a jaké jsou požadavky na přesnost měření. Číselné údaje mezních hodnot v regulačních opatřeních musí být stanoveny s ohledem na fyzikální realitu, na povahu měřených objektů a na realizovatelnost metod měření. Musí být zajištěno korektní stanovení nejistot měření a jednoznačně popsána interpretace výsledků měření. Návaznost měření musí být zajištěna od  nejnižšího stupně měření až k etalonům mezinárodním (jednotkám SI) a to zpravidla cestou národního metrologického institutu, který je účastníkem Ujednání CIPM MRA a deklaruje příslušné kalibrační měřicí schopnosti v databázi BIPM. návaznost

základní pojmy – návaznost měření vlastnost výsledku měření nebo hodnoty etalonu, kterou může být určen vztah k uvedeným referencím, zpravidla státním nebo mezinárodním etalonům, přes nepřerušený řetězec porovnání (řetězec návaznosti), jejichž nejistoty jsou uvedeny. traceability

ZAJIŠTĚNÍ SPRÁVNOSTI MĚŘENÍ V PRŮMYSLOVÉ METROLOGII kalibrace měřidel (v rámci zavedeného systému řízení jakosti) V LEGÁLNÍ METROLOGII zkoušky typu měřidel, prvotní a periodické ověřování v souladu se zákonnými předpisy Oba postupy v podstatě využívají stejných postupů měření, ale rozdílného vyjádření výsledku a historicky se vyvinula rozdílná pravidla a dokonce oddělená infrastruktura.

hodnota měřené veličiny KALIBRACE MĚŘIDLA Výsledkem kalibrace je vztah mezi pravou hodnotou veličiny a indikací měřidla včetně stanovení nejistot přiřazených měřené hodnotě veličiny. MPE chyby a nejistoty nejistoty kalibrace MPE hodnota měřené veličiny kalibrace

OVĚŘENÍ MĚŘIDLA Složky ověření Kvalitativní zkouška – prohlídka, kompletnost atd Kvantitativní zkouška – shodná s kalibrací Vyhodnocení zkoušek s cílem určit, zda výsledky odpovídají předpisu a specifikovaným MPE Označení měřidla ověřovací značkou, nebo, na požádání, vystavení ceertifikátu. ověření

základní pojmy – kalibrace a ověření kalibrace soubor úkonů, kterými se stanoví za specifikovaných podmínek vztah mezi hodnotami veličin, které jsou indikovány měřicím přístrojem nebo měřicím systémem nebo hodnotami reprezentovanými ztělesněnou mírou nebo referenčním materiálem a odpovídajícími hodnotami, které jsou realizovány etalony calibration Výsledek kalibrace dovoluje buďto přiřazení hodnot měřené veličiny k indikacím nebo stanovení korekcí ve vztahu k indikacím. ověření soubor úkonů, kterými se stanoví za specifikovaných podmínek, zda měřicí přístroj splňuje zákonné požadavky – specifikace. verification Výsledkem ověření je jednoznačný výrok, kterým se potvrzuje vyhovění nebo nevyhovění požadavkům uvedeným ve specifikaci.

ZAJIŠTĚNÍ SPRÁVNOSTI MĚŘENÍ Pokud má být ověřené měřidlo použito v souladu se zavedeným systémem jakosti, setkáme se s určitými problémy, jelikož se udává jen největší dovolená chyba měřidla a ne nejistota měření. Uživatel pak nemá dostatek informací k posouzení ekvivalence výsledků měření získaných kalibrovaným a ověřeným měřidlem. Problém má tedy dvě stránky vliv nejistoty při rozhodování o vyhovění požadavkům odhad nejistot při použití ověřeného měřidla.

PRAVIDLA ROZHODOVÁNÍ Klasický přístup v legální metrologii chyba měřidla < MPE U95 < 1/3 MPE resp 1/5 MPE Vhodnější, moderní přístup chyba měřidla < MPE - U95 chyby měřidla

základní pojmy – chyby měřidla chyba (indikace) měřicího přístroje rozdíl indikace měřicího přístroje a pravé hodnoty odpovídající vstupní veličiny error (of indication) of a measuring instrument Protože pravá hodnota nemůže být stanovena používá se v praxi konvenčně pravá hodnota. Tento pojem se vztahuje zejména na případy, kdy přístroj je porovnáván s referenčním etalonem. největší dovolené chyby (měřicího přístroje); meze dovolené chyby (měřicího přístroje) extrémní hodnoty chyby, které jsou pro daný měřicí přístroj dovoleny specifikacemi, předpisy, atd. maximum permissible errors (of a measuring instrument); limits of permissible error (of a measuring instrument)

POLE SHODY A NESHODY 3 pole shody C fáze konstrukce – specifikace 4 pole neshody 5 rozsah nejistoty 6 rostoucí nejistota měření, U C fáze konstrukce – specifikace D fáze ověřování 1 pole specifikace 2 pole mimo specifikaci

DĚKUJI ZA POZORNOST role