ВВЕДЕНИЕ

В последнее время усилился процесс экономической и научной интеграции международного сообщества. Важным элементом этого процесса является гармонизация стандартов и других нормативных документов, в том числе в области метрологии, с целью устранения барьеров в торговом, промышленном, научном и культурном сотрудничестве.

В 1993 году под эгидой семи международных организаций:

- Международного бюро мер и весов,

- Международной электрической комиссии,

- Международной организации по стандартизации,

- Международной организации законодательной метрологии,

- Международного союза по чистой и прикладной химии,

- Международного союза по чистой и прикладной физике,

- Международной федерации клинической химии

был издан документ «Руководство по выражению неопределенности измерения». Целью документа являлось следующее:

- обеспечить полную информацию по составлению отчетов о

неопределенностях измерений;

- предоставить основу для международного сличения результатов

измерений;

- предоставить универсальный метод для выражения и оценивания неопределенности результата измерения, применимый ко всем видам измерений и всем типам данных, используемых при измерениях.

Величина, непосредственно используемая для выражения неопределенности измерения, должна быть внутренне согласующейся, то есть должна непосредственно выводиться из компонентов, составляющих ее, а также независимой от того, как эти компоненты группируются. Кроме того, должна существовать возможность непосредственного использования неопределенности, оцененной для одного результата, как составляющей при оценивании неопределенности другого измерения, в котором используется

первый результат.

 

 

Основой являются:

- отказ от использования понятий «погрешность» и «истинное значение измеряемой величины» в пользу понятий «неопределенность» и «оцененное значение измеряемой величины»;

- переход от классификации погрешностей по природе из проявления на

случайные и систематические к другому делению – по способу оценивания

неопределенностей измерений (по типу А – методами математической

статистики и по типу В – другими методами).

Идейной основой замены термина «погрешность» на «неопределенность» является философская предпосылка агностицизма о том, что «истинное значение» непознаваемо и погрешность, как базирующаяся на использовании истинного значения измеряемой величины, теряет смысл.

Поскольку Руководство имеет сугубо практическую направленность, то отказ от

использования понятия «погрешность результата измерений» при изложении

материала мотивируется тем, что оно опирается на понятие истинного значения,

которое принципиально не может быть получено.

Основным понятием, используемым в Руководстве, является понятие

«неопределенность измерения». Неопределенность измерения трактуется в двух

смыслах – широком и узком, В широком смысле «неопределенность» трактуется как «сомнение», например: «…когда все известные или предполагаемые составляющие погрешности оценены и внесены соответствующие поправки, все еще остается неопределенность относительно истинности указанного результата, то есть сомнение в том, насколько точно результат измерения представляет значение измеряемой величины».

В узком смысле «неопределенность измерения есть параметр, связанный

с результатом измерения, который характеризует разброс значений, которые

могли бы быть обоснованно приписаны измеряемой величине».

В качестве этого параметра в Руководстве используют стандартную неопределенность, суммарную неопределенность и расширенную неопределенность.

Оценки перечисленных неопределенностей получают на основе ряда экспериментальных данных (оценки неопределенностей по типу А) и на основе дополнительной, в том числе экспертной информации (оценки неопределенностей по типу В). К описанию неопределенностей применяется статистический подход независимо от способа их оценивания (при этом считается, что все поправки на систематические погрешности (эффекты) уже введены). В качестве неопределенности измерения обычно оценивают

расширенную неопределенность, а для промежуточных величин, на основе которых получают результат измерения, вычисляют стандартные неопределенности.

 

Неопределенность (измерения)есть параметр, связанный с результатом

измерения, который характеризует дисперсию значений, которые могли быть

обосновано приписаны измеряемой величине.

Примечание1.Параметром может быть, например, стандартное

отклонение (или данное кратное ему) или полуширина интервала,

имеющего установленный уровень доверия.

2.Неопределенность измерения обычно включает мало составляющих. Некоторые из этих составляющих могут быть оценены из статистического распределения результатов рядов измерений и могут характеризоваться экспериментальными стандартными отклонениями.

Другие составляющие, которые могут быть характеризоваться стандартными отклонениями, оценивают из предполагаемых распределений вероятностей, основанных на опыте или другой информации.

3.Очевидно, что результат измерения является наилучшей оценкой значения измеряемой величины и что все составляющие неопределенности, включая те, которые возникают от систематических эффектов, таких как составляющие, связанные с поправками и эталонами сравнения, вносят вклад в дисперсию.

Однако оно не расходится с другими понятиями неопределенности измерения, такими как:

- мера возможной погрешности оцененного значения измеряемой

величины, полученной как результат измерения;

- оценка, характеризующая диапазон значений, в пределах которого

находится истинное значение измеряемой величины.

 

Стандартная неопределенность -неопределенность результата измерения, выраженная как стандартноеотклонение.

Оценка (неопределенности) по типу А –метод оценивания неопределенности путем статистического анализа ряданаблюдений.

Оценка (неопределенности) по типу В –метод оценивания неопределенности иным способом, чем статистическийанализ рядов наблюдений.

Суммарная стандартная неопределенность –стандартная неопределенность результата измерения, когда результат получаютиз значений ряда других величин, равная положительному квадратному корнюсуммы членов, причем члены являются дисперсиями или ковариациями других величин, взвешенными в соответствии с тем, как результат измеренияизменяется в зависимости от изменения этих величин.

Расширенная неопределенность –величина, определяющая интервал вокруг результата измерения, в пределахкоторого, можно ожидать, находится большая часть распределения значений,которые с достаточным основанием могли быть приписаны измеряемой

величине.

Примечания. 1.Эта часть распределения может рассматриваться как вероятность охвата или уровень доверия для интервала.

2.Установление связи между конкретным уровнем доверия и интервалом, определенным расширенной неопределенностью, требует явных и неявных предложений относительно распределения вероятностей, характеризуемого результатом измерения и его суммарной

стандартной неопределенностью. Уровень доверия, который может быть приписан этому интервалу, может быть известен только до той степени, в которой такие предложения могут быть оправданы.

3.Расширенная неопределенность называется общей неопределенностью

Коэффициент охвата - числовой коэффициент, используемый как множитель суммарной стандартной неопределенности для получения расширенной неопределенности.

Примечание.Коэффициент покрытия k обычно находится в диапазоне

от 2 до 3.

Целью измеренияявляется определение значения измеряемой величины, т.е. значения определенной величиныкоторую надо измерить. Поэтому измерение начинается соответствующей спецификацией измеряемой величины, метода измерения и измерительной процедуры.

Обычно результат измеренияявляется только аппроксимацией или оценкойзначения измеряемой величины и, таким образом, будет полным, только когда сопровождается установлением неопределенности этой оценки.

На практике спецификация или определение измеряемой величины зависит от требуемой точности измерения.Измеряемую величину следует определять с достаточной полнотой по отношению к требуемой точности, чтобы для всех практических целей, связанных с измерением, ее значение было единственным.

.

ПРИМЕР– Если длину стального стержня с номинальной длиной 1 м нужно

определить с точностью до микрометра, то его спецификация должна включать

температуру и давление, при которых эта длина определяется. Таким образом,

измеряемую величину следует специфицировать, как, например, длина стержня

при 25,00 ⁰С и 101325 Па (плюс любые другие определяющие параметры,

которые считают необходимыми, такие как способ, с помощью которого этот

стержень поддерживается). Однако, если длина должна быть определена только с точностью до миллиметра, то ее спецификация не требует определения температуры или давления или значения любого другого определяющего параметра.

3.1.4.Во многих случаях результат измерения определяется на основе рядов

наблюдений, полученных при условиях повторяемости.

3.1.5. Предполагается, что изменения в повторных наблюдениях возникают из-

за влияющих величин, которые могут оказать влияние на результат измерения и которые невозможно поддерживать полностью постоянными.

3.1.6. Математическая модель измерения, которая преобразует ряд повторных наблюдений в результат измерения, является крайне важной, т.к. кроме наблюдений, она обычно включает различные величины, которые точно неизвестны. Это отсутствие значения вносит вклад в неопределенность результата измерения наряду с изменениями повторных наблюдений и любой неопределенностью, связанной с самой математической моделью.