Accessibility settings
Increase line height
Increase letter spacing
No animations
Reading line
Text to speech
Bigger cursor

WE INSPIRE
TO QNOW HOW

QnowHow is a piece of solid knowledge provided by the best professionals working in the TQMsoft team.

 

 

Praktyczne aspekty wyznaczania niepewności pomiaru – czyli jak ułatwić sobie życie

Praktyczne aspekty wyznaczania niepewności pomiaru – czyli jak ułatwić sobie życie

16.03.2023
Praktyczne aspekty wyznaczania niepewności pomiaru – czyli jak ułatwić sobie życie

Co to jest niepewność pomiaru?

Niepewność pomiaru jest parametrem charakteryzującym rozproszenie wokół uzyskanego wyniku pomiaru, a jego wartość liczbową podajemy z prawdopodobieństwem ok. 95%.

Czy wymieniony wyżej standard 9001:2015 wymaga wyznaczania niepewności pomiaru?

Niepewność pomiaru w standardzie 9001:2015

Okazuje się, że w tym standardzie nie ma wprost podanego takiego wymagania, ale w punkcie 7.1.5.2 pojawia się proces wzorcowania przyrządów pomiarowych. Jeżeli organizacja decyduje się na uruchomienie wewnętrznego laboratorium wzorcującego i wzorcowanie przyrządów pomiarowych we własnym zakresie to jakie wymagania na nią spadają.

Co to jest wzorcowanie?

W pierwszym kroku należy znaleźć odpowiedź na pytanie, co to jest wzorcowanie. Tutaj z pomocą przychodzi nam międzynarodowy słownik metrologii, a zgodnie z tym dokumentem wzorcowanie jest: działaniem ustalającym zależność pomiędzy wartościami wielkości wskazanymi przez wzorzec pomiarowy wraz z ich niepewnością pomiaru a odpowiadającymi im wskazaniami (przyrządu wzorcowanego) wraz z ich niepewnościami pomiaru. Z powyższego wynika, że standard ISO 9001:2015 w sposób pośredni wymaga wyznaczania niepewności pomiaru.

Wzorcowanie w laboratorium wewnętrznym

Podejmując decyzję o wzorcowaniu w laboratorium wewnętrznym, jesteśmy zobligowani do wyznaczania tego parametru. W przeciwnym razie wykonywanych czynności metrologicznych nie możemy nazywać wzorcowaniem. Nie spełniając wcześniej wdrożonych wymagań („tak wzorcujemy wewnętrznie”) mamy do czynienia z niezgodnością w systemie zarządzania jakością.

W takim razie jak podejść do niepewności pomiaru?

W drugim kroku zidentyfikujmy wejściowe wielkości zakłócające, które wpływają na wynik wzorcowania. Tych czynników zakłócających proces wzorcowania, szukamy w źródłach pochodzących od:

  • wzorca pomiarowego i jego ograniczonej dokładności,
  • warunków środowiskowych wzorcowania,
  • kompetencji osoby wykonującej wzorcowania,
  • obiektu wzorcowania (wzorcowanego przyrządu pomiarowego).

Dodatkowo na „kształt” budżetu niepewności pomiaru ma wpływ zastosowana procedura wzorcowania. Biorąc przykładowo suwmiarkę cyfrową o zakresie 150 mm i rozdzielczości 0,01 mm i opierając procedurę wzorcowania na normie PN-EN ISO 13385-1:2019, rozszerzoną niepewność pomiaru w punkcie 150 mm można przedstawić wzorem:
U=2∙√u2(lx)+u2(lw)+(0,001725
mm/°C)2∙u2(ΔT)+u2(ld,)

gdzie:
u(lx) – składowa niepewności związana z rozrzutem wyników pomiarów (składowa pochodzi od "źródła” c i/lub d). Jeżeli przy wyznaczaniu błędów przy pomiarach zewnętrznych umieścimy płytkę wzorcową jak najbliżej prowadnicy suwmiarki, następnie w środkowej
części szczęk, a następnie płytkę wzorcową odsuniemy maksymalnie od prowadnicy, uzyskując odpowiednio wskazania: 150,04 mm; 149,99 mm, 149,95 mm. Powtarzając te pomiary w takiej samej kolejności uzyskaliśmy odpowiednio wskazania: 150,06 mm, 149,99 mm, 149,95 mm. Standardową niepewność pomiaru u(lx) = 0,031754 mm.

u(lw) – składowa niepewności związana wzorcem pomiarowym (składowa pochodzi od "źródła” a). Wzorcem pomiarowym jest stos płytek wzorcowych stalowych składający się z płytek wzorcowych klasy 2 o długości nominalnej 100 mm i parametrze ±te = 0,0012 mm oraz długości nominalnej 50 mm i parametrze ±te = 0,0008 mm. Daje nam to standardową niepewność pomiaru u(lw) = 0,001155 mm.

u(ΔT) – składowa niepewności związana temperaturą wzorcowania (składowa pochodzi od "źródła” b). Wzorcowanie przeprowadzamy w temperaturze (20 ± 2) °C. Suwmiarka znajduję się w laboratorium na min. 3 godziny przed rozpoczęciem wzorcowani, jednocześnie nie dotykamy gołą dłonią ani płytki wzorcowej, ani suwmiarki. Standardową niepewność pomiaru u(ΔT) = 1,154701 °C.

u(ld) – składowa niepewności związana z rozdzielczością przyrządu wzorcowanego (składowa pochodzi od "źródła” d). Obiektem wzorcowania jest suwmiarka cyfrowa o rozdzielczości d = 0,01 mm, a składowa niepewności związana z rozdzielczością przyrządu wzorcowanego u(ld) = 0,002887 mm.

Składając ze sobą poszczególne niepewności standardowe i podnosząc standardową niepewność pomiaru złożoną do prawdopodobieństwa ok. 95 % uzyskujemy niepewność pomiaru rozszerzoną wynoszącą U= 0,07 mm.

Podsumowując wzorcowanie: błąd pomiaru Δ = 0,00 mm przy rozszerzonej niepewności pomiaru U = 0,07 mm (błąd pomiaru jako różnica między średnią wartością wielkości zmierzoną, a wartością wielkości odmięśnia). Dopuszczając taki obiekt wzorcowania do użytkowania,
dopuszczamy przyrząd o „dokładności”: 0,07 mm. Co prawda błąd pomiaru wynosi 0,00 mm, ale ryzyko uzyskania niewłaściwego wyniku wzorcowania to już 0,07 mm. Powyższy budżet dotyczy procedury wzorcowania zgodnej z wymaganiami standardu PN-EN ISO 13385-
1:2019 i przedstawionych wyżej wyników i warunków wzorcowania. Przedstawione podejście do wyznaczania niepewności pomiaru zostało tutaj uproszczone do niezbędnego minimum, spełniając jednocześnie wymagania przywołanego standardu i przy wykorzystaniu wszystkiego,
na co ten standard pozwala.

Czy można w takim razie ułatwić sobie życie?

Oczywiście, że tak. Spójrzmy jeszcze raz na normę ISO 9001:2015 i znajdujemy tam następujące wymaganie:„…wzorcuj lub sprawdzaj albo wzorcuj i sprawdzaj…”. Próbując ułatwiać sobie życie wybieramy „sprawdzanie przyrządów pomiarowych”.

Czym w taki razie jest sprawdzanie przyrządów pomiarowych, które to zastąpi wzorcowania? W międzynarodowym słowniku metrologii nie znajdziemy odpowiedzi na to pytanie. Ale o sprawdzaniu i wzorcowaniu mówi np. norma PN-EN ISO 6506-2 „Metale. Pomiar twardości sposobem Brinella. Część 2: Sprawdzanie i wzorcowanie twardościomierzy…” Podczas sprawdzania pośredniego twardościomierza na wzorach twardości wyznaczamy powtarzalność i błąd twardościomierza i na tej podstawie stwierdzamy o jego zgodności lub niezgodności. A niepewność pomiaru? – niepewność pomiaru nie jest tutaj wyznaczana.

Kiedy zrobimy podobnie z powyższą suwmiarką, ale błąd pomiaru będzie różnicą pomiędzy pojedynczym wynikiem pomiaru (najgorszym wynikiem pomiaru), a wartością wielkości odniesienia: w naszym przypadku najgorszy wynik pomiaru to 150,06 mm przy długości nominalnej 150,00 mm zastosowanego wzorca pomiarowego daje nam błąd pomiaru Δ = 0,06 mm.

Jakie będzie w tym przypadku ryzyko uzyskania niewłaściwego wyniku sprawdzenia?

Ryzyko uzyskanie niewłaściwego wyniku sprawdzenia związane będzie z:
• wzorcem pomiarowym i jego ograniczona dokładnością,
dla płytki wzorcowej 100 mm i 50 mm klasy
drugiej będzie to 0,002 mm.
• temperaturą (20 ± 2) °C, co przy dwustopniowej
odchyłce od temperatury odniesienia 20 °C i stali
konstrukcyjnej, z której wykonana jest suwmiarka
i płytka wzorcowa daje to 0,003 mm.
• ograniczona rozdzielczość przyrządu wzorcowego
daje 0,005 mm.
Wpływ osoby sprawdzającej oraz powtarzalności przyrządu pomiarowego jest już uwzględniony w błędzie pomiaru jako różnicy pomiędzy najgorszą wartością długości zmierzona, a wartością długością odniesienia.

Powyższy proces wzorcowania i sprawdzenia daje więc taką samą informację o niedokładności przyrządu pomiarowego.

Podsumowanie

Podsumowując sprawdzenie mamy przyrząd o błędzie pomiaru 0,06 mm i ryzyku uzyskania niewłaściwego wyniku sprawdzenia 0,01. Dopuszczając taki obiekt sprawdzenia do użytkowania, dopuszczamy przyrząd o „dokładności”: 0,07 mm.

Powyższy proces wzorcowania i sprawdzenia daje więc taką samą informację o niedokładności przyrządu pomiarowego, a prawidłowo zaprojektowana procedura wzorcowania i sprawdzenia musi dać ten sam status przyrządu pomiarowego. To jest właśnie sposób ułatwienia sobie życia. Możemy nawet powiedzieć, że w powyższym przykładzie sprawdzenia suwmiarki mamy uwzględnioną niepewność pomiaru, ale uwzględniamy ją w sposób pośredni.

 

Similar in category

Vorne XL: Version 2.16 Features

Vorne XL: Version 2.16 Features

Maciej Nowak
Maciej Nowak
Engineering Solutions Department Manager
We are delighted to announce another feature-packed software release for the Vorne XL Productivity Appliance. If you have an XL410, XL610, or XL810, you can install the update at any time (instructions are at the bottom of this email). We also have hardware upgrade kits available for earlier generation XL devices. Let’s explore what’s new!
08.08.2023
Learn more