Вплив на невизначеність вимірювання умов навколишнього середовища (иМх) можна встановити з бюджету невизначеності. Усі інші складники невизначеності є незмінними. Складники невизначеності для навколишнього середовища вважають змінними. Вимоги до навколишнього середовища можна визначити за формулою (24).
Умови навколишнього середовища задовольняють завдання вимірювання, якщо вислідна сумарна стандартна невизначеність відповідає вимогам цільової невизначеності.
Вимоги до кваліфікації персоналу, який вимірює
Вплив персоналу на невизначеність вимірювання (uSx) можна спостерігати з бюджету невизначеності. Усі інші складники невизначеності є незмінними. Складники невизначеності для персоналу вважають змінними. Вимоги до персоналу можна визначити за формулою (24).
Персонал вважають кваліфікованим, якщо вислідна сумарна стандартна невизначеність відповідає вимогам цільової невизначеності.
ДОДАТОКА
(довідковий)
ПРИКЛАД БЮДЖЕТІВ НЕВИЗНАЧЕНОСТІ
КАЛІБРУВАННЯ ВСТАНОВЛЕНОГО КІЛЬЦЯ
УВАГА! Варто зазначити, що наведений нижче приклад ілюструє тільки метод PUMA. Він охоплює лише носії невизначеності, значущі у наведених випадках. Для різних значень цільових невизначеностей і застосувань значущими можуть бути інші носії невизначеності.
А.1 Сфера застосування
Цей приклад охоплює оцінювання невизначеності вимірювання й уточнення методики вимірювання й умов вимірювання для завдання вимірювання у разі застосування методу PUMA.
А.2 Завдання та цільова невизначеність
А.2.1 Завдання вимірювання
Завдання вимірювання полягає в калібруванні встановленого кільця діаметром 100 мм і товщиною 15 мм та двох точок діаметра в одному визначеному напрямку в площині симетрії. Округлість у площині симетрії становить 0,2 мкм.
А.2.2 Цільова невизначеність
Цільова невизначеність дорівнює 1,5 мкм.
А.З Принцип, метод, методика й умови вимірювання
А.3.1 Принцип вимірювання
Механічний контакт, порівняння з відомою довжиною (еталонне кільце).
А.3.2 Метод вимірювання
Диференційний, порівняння еталона діаметром 100 мм і установленого кільця діаметром 100 мм з невідомими метрологічними характеристиками.
А.3.3 Попередня методика вимірювання
Установлене кільце вимірюють на горизонтальній вимірювальній машині.
Використовують еталонне кільце (діаметром 100 мм).
Горизонтальну вимірювальну машину застосовують як компаратор.
А.3.4 Попередні умови вимірювання
Характеристики горизонтальної вимірювальної машини відповідають вимогам, зазначеним виробником (див. таблицю А. 1).
Цифровий крок під час зчитування даних на вихідному дисплеї становить 0,1 мкм.
Температура повітря в лабораторії становить (20 ± 1) °С.
Зміну температури вимірювальної машини упродовж усього часу зареєстровано до 0,25 °С.
різниця температур установленого кільця й еталонного кільця не перевищує 1 °С.
Вимірювальну машину та кільця зроблено зі сталі.
— Оператор має практичний досвід і знання про роботу з вимірювальною машиною.
А.4 Графічне зображення вимірювання
Див. рисунок А. 1.
Рисунок А.1 —Завдання вимірювання
А.5 Список і опис носіїв невизначеності
Див. таблицю А.1.
Таблиця А.1 — Огляд складників невизначеності для вимірювання діаметра і коментарі щодо них
|
Познака (низька роздільна здатність) |
Познака (висока роздільна здатність) |
Назва складника невизначеності |
Коментарі |
|
|
Urs |
|
Вторинний еталон (кільце) |
Невизначеність зазначають для діаметра 100 мм у сертифікаті калібрування (установленої форми) як U = 0,8 мкм |
|
|
Uec |
|
Похибка показу вимірювальної машини |
Вимірювальну машину калібрують і в документах записують характеристики (МРЕ значення). Похибка шкали перебуває в межах 0,6 м + 4,5 мкм/м для мінливого нуля |
|
|
Ura |
|
Юстування вимірювальних наконечників |
Доти, поки еталонне кільце і кільце, яке калібрують, контактують тим самим способом (по довжині їхніх діаметрів, що перебуває в межах прийнятного діапазону), похибка паралельності може бути незначною |
|
|
Urr |
Ura |
Роздільна здатність |
d 0,1 мкм п Ura = 7= = — 7=- = 0,029 МКМ 2->/3 2->/3 |
|
|
|
Ure |
Збіжність |
Вивчення збіжності показало, що середній квадратичний відхил дорівнює 0,7 мкм (це відповідає 0,5 мкм для вимірювання еталонного кільця і 0,5 мкм для вимірювання діаметра калібр-кільця за їхнього спільного зведення в квадрат) |
Найбільша з двох ДОРІВНЮЄ Urr |
Кінець таблиці А.1
|
Познака (низька роздільна здатність) |
Познака (висока роздільна здатність) |
Назва складника невизначеності |
Коментарі |
|
Uto |
|
Різниця температур двох кілець |
Різниця температур еталонного кільця і кільця, яке калібрують за припущенням відповідає U-подібному розподілу. Передбачають, що обидва вимірювання такі близькі один до одного у часі, що температура вимірювальної машини не змінюється |
|
Uta |
Різниця коефіцієнтів температурного розширення |
За припущенням температура має U-подібний розподіл. Передбачають, що обидва вимірювання такі близькі один до одного у часі, що температура вимірювальної машини не змінюється |
|
|
Uro |
Округлість установленого кільця |
Округлість дорівнює 0,2 мкм. Кільце має похибку, обумовлену формою еліпса |
А.6 Перша ітерація
А.6.1 Перша ітерація. Записування й обчислювання складників невизначеності uRS— вторинний еталон (кільце) Зазначено в сертифікаті
калібрування
Відповідно до сертифіката калібрування (Сертифікат № XPQ-23315-97) розширена невизначеність сертифікованого діаметра еталонного кільця дорівнює 0,8 мкм (коефіцієнт охоплення к = 2):
U 0,8 мкм А
Urs= — = = 0,8 мкм-5 = 0,4 мкм.
к 2
иєс— похибка показу горизонтальної вимірювальної машини Оцінювання за типом В
Значення МРЕ похибки кривої характеристики показу (основаного на мінливому нулі) дорівнює 0,6 мкм + 4,5 мкм/м. Виміряна відстань (різниця в діаметрі) між еталонним кільцем і кільцями, які калібрують, дуже мала (менше ніж 1 мм). Отже, аєс = 0,6 мкм.
Припускають прямокутний розподіл (Ь = 0,6). Ці результати в складнику невизначеності обчислюють так:
иЕС= 0,6 мкм • 0,6 = 0,36 мкм.
иРА— юстування вимірювальних наконечників Оцінювання за типом В
Доти, доки еталонне кільце і кільце, що калібрують, контактують тим самим способом (по довжині їхніх діаметрів, що перебувають у межах прийнятного діапазону), похибка паралельності може бути незначною.
Upa»0 мкм.
Urr — збіжність/роздільна здатність Оцінювання за типом А
Вивчено збіжність на кільцях різного діаметра. Середній квадратичний відхил становить 0,7 мкм. (Це відповідає 0,5 мкм для вимірювання еталонного кільця і 0,5 мкм для вимірювання калібр-кільця за їхнього спільного зведення в квадрат).
Це дає складник невизначеності: 0,7 мкм Srr = —-— = 0,12 мкм. 6
UjD— різниця температур двох кілець Оцінювання за типом В
Різниця температур двох кілець не повинна перевищувати 1 °С. Припускають, що коефіцієнт температурного розширення для двох кілець дорівнює а = 1,1 мкм /(100 мм °С). Отже:
1,1 мкм Л ато = 1 °С-100 мм = 1,1 мкм.
100 мм-°С
Припускають U-подібний розподіл (b = 0,7):
ит0= 1,1 мкм • 0,7 = 0,77 мкм.
"гд — різниця коефіцієнтів температурного розширення Оцінювання за типом В
Максимальний відхил від 20 °С становить 1 °С. Різниця коефіцієнтів температурного розширення приблизно менше ніж 10 %. Отже:
атв = М~М -1 °С Ю0 мм-10 % = 0,11 мкм.
100 мм-°С
Припускають U-подібний розподіл (Ь = 0,7):
щА= 0,11 мкм • 0,7 = 0,08 мкм.
Uro — округлість установленого кільця Оцінювання за типом В
Наявна похибка через форму еліпса і відхил від округлості становить 0,2 мкм. Діаметр визначають і вимірюють в одному зазначеному напрямку на кільці. Тому округлість не має значущого впливу.
Uro » 0 МКМ.
А.6.2 Перша ітерація. Кореляція між складниками невизначеності
Вирішено, що кореляції між складниками невизначеності немає.
А.6.3 Перша ітерація. Сумарна та розширена невизначеність
Якщо немає кореляції між складниками невизначеності, то сумарну стандартну невизначеність визначають за формулою:
Uc= >Jurs + Uec + t/PA + Urr + Uto + Цта + ї/ro
Значення згідно з A. 1.6.1:
ua = J(0,402+0,362 + 02+0,122+0,772+0,082+02) мкм2, uc= 0,95 мкм.
Розширена невизначеність:
U = Uz■ k = 0,95 мкм • k = 1,90 мкм.
A.6.4 Загальний бюджет невизначеності. Перша ітерація
Див. таблицю А.2.
Таблиця А.2 — Загальний бюджет невизначеності (перша ітерація)
|
Назва складника |
Тип оцінювання |
Тип розподілу |
Кількість вимірювань |
Граничний відхил а*, впливні одиниці |
Граничний відхил а. мкм |
Коефіцієнт кореляції |
Коефіцієнт розподілу ь |
Складник невизначеності U», мкм |
|
Wrs Вторинний еталон (кільце) |
За сертифікатом |
|
|
|
|
0 |
0,5 |
0,40 |
|
І/вс Похибка показу вимірювальної машини |
В |
Прямокутний |
|
0,6 мкм |
0,6 |
0 |
0,6 |
0,36 |
|
УРА Юстування вимірювальних наконечників |
В |
Прямокутний |
|
0 мкм |
0 |
0 |
0,6 |
0 |
|
Urr Збіжність/роз- дільна здатність |
А |
|
6 |
|
|
0 |
|
0,12 |
Кінець таблиці А.2
|
Назва складника |
Тип оцінювання |
Тип розподілу |
Кількість вимірювань |
Граничний відхил а*, впливні одиниці |
Граничний відхил а, мкм |
Коефіцієнт кореляції |
Коефіцієнт розподілу ь |
Складник невизначеності и„, мкм |
|
Utd Різниця температур двох кілець |
в |
U-подібний |
|
1 °С |
1,1 |
0 |
0,7 |
0,77 |
|
Wta Різниця коефіцієнтів температурного розширення |
в |
U-подібний |
|
1 °С |
■ 0,11 |
0 |
0,7 |
0,08 |
|
Uro Округлість установленого кільця |
в |
|
|
0 мкм |
0 |
0 |
|
0 |
|
Сумарна стандартна невизначеність и0 |
|
|
|
|
0,95 |
|||
|
Розширена невизначеність (к = 2), U |
1,90 |
|||||||
А.6.5 Перша ітерація. Обговорення бюджету невизначеності
Критерій UE1 < Uy не трапляється. Тільки один складник невизначеності і/То переважає через різницю температур 1 °С. Неможливо зробити меншу оцінку uTD за наявною інформацією. Єдине рішення — це зміна умов вимірювання. Температурна акліматизація має бути найкраща, що означає необхідність більшого часу для акліматизації і, можливо, більшого коефіцієнта теплового захисту від впливу оператора під час настроювання та вимірювання.
Зміна (зменшення) інших складників невизначеності — крім складника невизначеності, що стосується температури, — у бюджеті невизначеності майже не впливає на сумарний стандартний відхил і розширену невизначеність.
