БЗ № 11-2013/479


НАЦІОНАЛЬНИЙ СТАНДАРТ УКРАЇНИ

НЕВИЗНАЧЕНІСТЬ ВИМІРЮВАННЯ
В МЕТРОЛОГІЧНІЙ ПРАКТИЦІ

Повторні вимірювання та ієрархічні експерименти
(ISO/TS 21749:2005, IDT)

ДСТУ ISO/TS 21749:2013

Видання офіційне

Київ
МІНЕКОНОМРОЗВИТКУ УКРАЇНИ
201

5ПЕРЕДМОВА

  1. ВНЕСЕНО: Національний науковий центр «Інститут метрології» (ННЦ «Інститут метрології») спільно з Технічним комітетом стандартизації «Загальні норми і правила державної системи забезпечення єдності вимірювань» (ТК 63)

ПЕРЕКЛАД І НАУКОВО-ТЕХНІЧНЕ РЕДАГУВАННЯ: О. Малецька, канд. техн, наук; Б. Марков, канд. техн, наук (науковий керівник); О. Попарецька

  1. НАДАНО ЧИННОСТІ: наказ Мінекономрозвитку України від 29 листопада 2013 р. № 1424 з 2014-07-01

З Національний стандарт відповідає ISO/TS 21749:2005 Measurement uncertainty for metrological applications — Repeated measurements and nested experiments (Невизначеність вимірювання у метрологічній практиці. Повторні вимірювання та ієрархічні експерименти)

Ступінь відповідності — ідентичний (IDT)

Переклад з англійської (еп)

4 УВЕДЕНО ВПЕРШЕ

Право власності на цей документ належить державі.

Відтворювати, тиражувати та розповсюджувати його повністю чи частково
на будь-яких носіях інформації без офіційного дозволу заборонено.

Стосовно врегулювання прав власності треба звертатися до Мінекономрозвитку України

Мінекономрозвитку України, 201

5ЗМІСТ

с.

Національний вступ IV

Вступ до ISO/TS 21 749.2005 IV

  1. Сфера застосування 1

  2. Нормативні посилання 2

  3. Терміни та визначення понять 2

  4. Статистичні методи оцінювання невизначеності З

    1. Підхід згідно з Настановою з оцінювання невизначеності вимірювання З

    2. Контрольний еталон 4

    3. Етапи оцінювання невизначеності 5

    4. Приклади, наведені у цьому стандарті 5

  5. Оцінювання невизначеності за типом А 6

    1. Загальні положення 6

    2. Значення часу в оцінюванні невизначеності за типом А 7

    3. Конфігурація вимірювання 12

    4. Неоднорідність матеріалу 13

    5. Зміщення, зумовлене конфігураціями вимірювання 15

  6. Оцінювання невизначеності за типом В 22

  7. Впровадження невизначеності..... 23

    1. Загальні положення 23

    2. Формули для функцій однієї змінної 24

    3. Формули для функцій двох змінних 24

  8. Приклад оцінювання невизначеності за типом А, у разі використання ЗВТ 25

    1. Мета й передумови 25

    2. Збирання даних і контрольні еталони 25

    3. Аналізування повторюваності, щоденних і довготривалих складових 26

    4. Зміщення, пов’язане із зондом 26

    5. Зміщення, пов’язане із конфігурацією 28

    6. Обчислювання невизначеності ЗО

Додаток А Познаки 31

Бібліографія 31

Додаток НА Перелік національних стандартів, згармонізованих із міжнародними нормативними документами, на які є посилання в цьому стандарті 33

НАЦІОНАЛЬНИЙ ВСТУП

Цей стандарт є тотожний переклад ISO/TS 21749:2005 Measurement uncertainty for metrologi­cal applications — Repeated measurements and nested experiments (Невизначеність вимірювання у метрологічній практиці. Повторні вимірювання та ієрархічні експерименти).

Технічний комітет, відповідальний за цей стандарт, — ТК 63 «Загальні норми і правила держав­ної системи забезпечення єдності вимірювань».

До стандарту внесено такі редакційні зміни:

  • слова «міжнародний стандарт», «технічний звіт» замінено на «цей стандарт»;

  • структурні елементи стандарту: «Титульний аркуш», «Передмову», «Національний вступ», «Терміни та визначення понять» та «Бібліографічні дані» — оформлено згідно з вимогами національної стандартизації України;

  • у розділах «Нормативні посилання» та «Бібліографія» наведено «Національне пояснення», виділене у тексті рамкою;

  • числові значення фізичних величин, таблиці та рисунки подано згідно з вимогами ДСТУ 1.5:2003;

  • термін «instrument» перекладено як «засіб вимірювальної техніки».

Міжнародні стандарти ISO 3534-1, ISO 3534-3, ISO 5725 (усі частини), на які є посилання в цьо­му стандарті, впроваджено в Україні як національні стандарти. їх перелік наведено у додатку НА.

Термін «артефакт», який наведено у цьому стандарті, слід розуміти як об’єкт, що має стабіль­ний розмір.

Копії нормативних документів, на які є посилання у цьому стандарті, можна отримати в Голов­ному фонді нормативних документів.

ВСТУП до ISO/TS 21749:2005

Випробувальним, калібрувальним та іншим лабораторіям часто потрібно звітувати про ре­зультати вимірювань та пов’язані з ними невизначеності. Оцінювання невизначеності є активним процесом, що потребує часу і ресурсів. На практиці у лабораторіях проводять багато випробувань та інших операцій, в яких існує два або більше джерела невизначеності. Дотримуючись підходу згідно з Настановою з оцінювання невизначеності вимірювання (GUM) до комбінування складових невизначеності, цей стандарт зосереджується на використанні дисперсійного аналізу (ANOVA) для оцінювання окремих складових, особливо тих, що ґрунтуються на оцінюванні за типом А (статис­тичне оцінювання).

Експеримент планується лабораторією так, щоб надати можливість провести достатню кіль­кість вимірювань, аналіз яких дозволить розділити складові невизначеності. Експеримент, з точки зору його планування та проведення, і подальший аналіз вимагають знання методик аналізування даних, зокрема статистичного аналізу. Отже, важливо, щоб персонал лабораторії усвідомлював, які ресурси є необхідними, та планував збирання та аналізування необхідних даних.

У цьому стандарті складові невизначеності на основі оцінювання за типом А можна оцінити зі статистичного аналізу повторних вимірювань із застосуванням засобів вимірювальної техніки, об’єктів випробування чи контрольних еталонів.

Метою цього стандарту є надання рекомендацій щодо оцінювання невизначеностей, пов’я­заних із вимірюваннями щодо об’єктів випробування, наприклад таких, як елементи поточного ви­робничого контролю. Такі невизначеності містять складові від самого процесу вимірювання та від змін у виробничому процесі. Обидва види складових включають вплив від операторів, навколишніх умов та інших впливних величин. Для розділення впливів процесу вимірювання та змін у вироб­ничому процесі проводять вимірювання із застосуванням контрольних еталонів, що надаютьщані про сам процес вимірювання. Зазвичай, такі вимірювання ідентичні вимірюванням, що проводять на об’єктах випробувань. Зокрема, вимірювання на контрольних еталонах застосовують для ви­значення впливних величин, що залежать від часу, з тим, щоб оцінити такі величини та порівняти їх із базою даних результатів вимірювання щодо цих еталонів. Ці еталони є також корисними під час контролю відхилення та тривалого зміщення процесу, коли на підставі даних про протікання процесу встановлюють ці величини.

У розділі 4 коротко описано статистичні методи оцінювання невизначеності, а також підхід, рекомендований у GUM, використання контрольних еталонів, етапи оцінювання невизначеності та приклади, наведені у цьому стандарті. У розділі 5, основній частині цього стандарту, описано оці­нювання за типом А. Щодо джерел невизначеності, які залежать від часу, використовують ієрархічні експерименти для ANOVA. Обговорюються інші джерела, такі як конфігурація вимірювання, неодно­рідність матеріалів та відхилення, обумовлені конфігураціями вимірювання, а також аналізування відповідних невизначеностей. Оцінювання невизначеності за типом В (нестатистичне оцінювання) для повноти інформації описано у розділі 6. Широко використовують закон розподілу невизна­ченості, описаний у GUM. У розділі 7 подано формули, отримані застосуванням цього закону до певних функцій однієї та двох змінних. У розділі 8, як приклад описано оцінювання невизначеності за типом А у разі використання ЗВТ, коли складові невизначеності обумовлені різними джерелами. У додатку А надано список статистичних познак, використаних у цьому стандарті.ДСТУ ISO/TS 21749:2013

НАЦІОНАЛЬНИЙ СТАНДАРТ УКРАЇНИ

НЕВИЗНАЧЕНІСТЬ ВИМІРЮВАННЯ
В МЕТРОЛОГІЧНІЙ ПРАКТИЦІ

Повторні вимірювання та ієрархічні експерименти

НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЬ ИЗМЕРЕНИЙ
В МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ ПРАКТИКЕ

Повторные измерения и иерархические эксперименты

MEASUREMENT UNCERTAINTY
FOR METROLOGICAL APPLICATIONS
Repeated measurements and nested experiments

Чинний від 2014-07-01

1 СФЕРА ЗАСТОСУВАННЯ

У цьому стандарті дотримується підхід, прийнятий у Настанові з оцінювання невизначеності вимірювання (GUM), та встановлюється основна структура для визначення та комбінування скла­дових невизначеності. До цієї основної структури додано статистичні дані, отримані за допомогою дисперсійного аналізу (ANOVA) для оцінювання окремих складових, особливо тих, що класифіку­ють як оцінки невизначеності за типом А, тобто на основі використання статистичних методів. Для повноти викладення додано короткий опис оцінювання невизначеності за типом В (нестатистичне оцінювання).

Цей стандарт охоплює експериментальні випадки, в яких складові невизначеності можуть бути оцінені за статистичним аналізом повторних вимірювань, засобами вимірювальної техніки, об’єктами випробування чи контрольними еталонами.

Цей стандарт установлює методи для отримання невизначеностей лише з одно-, дво- та трирівневими ієрархічними експериментами. Складніші експериментальні випадки, де, наприклад, існує взаємодія між складовими від оператора та складовими від ЗВТ або їх сумісний вплив, не розглядають.

Цей стандарт не застосовують до вимірювань, які не можна повторити, наприклад, руйну­вальні вимірювання або вимірювання на динамічно мінливих системах (таких як потік рідини, електронні струми або телекомунікаційні системи). Цей стандарт не призначений для сертифікації стандартних зразків (особливо хімічних речовин) і калібрувань, в яких артефакти звіряються за допомогою схеми, відомої як «зважений підхід». Про сертифікацію стандартних зразків йдеться в ISO Guide 35 [14].

У разі використовування результатів міжлабораторних досліджень, відповідні методики на­даються в супровідному посібнику ISO/TS 21748 [15]. Основна відмінність між ISO/TS 21748 і цим стандартом полягає у тому, що ISO/TS 21748 стосується даних відтворюваності (з неминучими складовими повторюваності), тоді як цей стандарт зосереджується на даних повторюваності та використанні дисперсійного аналізу для їх оброблення.

Цей стандарт можна застосовувати до широкого кола вимірювань, наприклад, вимірювання довжини, кутів, напруги, опору, маси та густини.

Видання офіційне2 НОРМАТИВНІ ПОСИЛАННЯ

Наведені нижче нормативні документи є необхідними для застосування цього стандарту. Для датованих посилань використовують лише вказане видання. Для недатованих посилань — останнє видання нормативного документа (разом з усіма змінами до нього).

ISO 3534-1:1993 Statistics — Vocabulary and symbols — Part 1: Probability and general statistical terms

ISO 3534-3:1999 Statistics — Vocabulary and symbols — Part 3: Design of experiments

ISO 5725-1 Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results — Part 1: General principles and definitions

ISO 5725-2 Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results — Part 2: Basic method for the determination of repeatability and reproducibility of a standard measurement method

ISO 5725-3 Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results — Part 3: Intermediate measures of the precision of a standard measurement method

ISO 5725-4 Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results — Part 4: Basic method for the determination of the trueness of a standard measurement method

ISO 5725-5 Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results — Part 5: Alternative methods for the determination of the precision of a standard measurement method

ISO 5725-6 Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results — Part 6: Use in practice of accuracy values

Guide to the expression of uncertainty in measurement (GUM), BIPM, IEC, IFCC, ISO, IUPAC, IUPAP, OIML, 1993, corrected and reprinted in 1995.

НАЦІОНАЛЬНЕ ПОЯСНЕННЯ

ISO 3534-1:1993 Статистика. Словник і познаки. Частина 1. Вірогідність і загальні статистичні терміни

ISO 3534-3:1999 Статистика. Словник і познаки. Частина 3. Планування експериментів

ISO 5725-1 Точність (правильність і прецизійність) методів та результатів вимірювання. Части­на 1. Основні положення та визначення

ISO 5725-2 Точність (правильність і прецизійність) методів та результатів вимірювання. Частина 2. Основний метод визначення повторюваності і відтворюваності стандартного методу вимірювання

ISO 5725-3 Точність (правильність і прецизійність) методів та результатів вимірювання. Части­на 3. Проміжні показники прецизійності стандартного методу вимірювання

ISO 5725-4 Точність (правильність і прецизійність) методів та результатів вимірювання. Части­на 4. Основні методи для визначення правильності стандартного методу вимірювання

ISO 5725-5 Точність (правильність і прецизійність) методів та результатів вимірювання. Части­на 5. Альтернативні методи визначення прецизійності стандартного методу вимірювання

ISO 5725-6 Точність (правильність і прецизійність) методів та результатів вимірювання. Части­на 6. Використання значень точності на практиці

Настанова з оцінювання невизначеності вимірювання (GUM), BIPM, IEC, IFCC, ISO, IUPAC, IUPAP, OIML, 1993, виправлено і перевидано 1995 р.

З ТЕРМІНИ ТА ВИЗНАЧЕННЯ ПОНЯТЬ

У цьому стандарті застосовано терміни та визначення позначених ними понять згідно з ISO 3534-1, ISO 3534-3, ISO 5725 (усі частини), а також наведені нижче.

  1. вимірювана величина (measurand)

Чітко визначена фізична величина, яку треба вимірювати та може бути охарактеризована по суті конкретним значенням

  1. невизначеність вимірювання {uncertainty of measurement)

  2. Параметр або оцінка параметра, пов’язаний з результатом вимірювання та характеризує дисперсію значень, які можна обґрунтовано приписати вимірюваній величиніоцінювання за типом A (Type A evaluation)

Метод оцінювання невизначеності з використанням статистичних методів

  1. оцінювання за типом В (Туре В evaluation)

Метод оцінювання невизначеності з використанням засобів, відмінних від статистичних методів

  1. стандартна невизначеність (standard uncertainty)