Выражение неопределенности измерений
В.1 В 1993 г. международные организации: Международный комитет мер и весов (МКМВ), Международная электротехническая комиссия (МЭК), Международная организация по законодательной метрологии (МОЗМ), Международный союз по чистой и прикладной физике, Международный союз по чистой и прикладной химии и Международная федерация клинической химии - согласовали и издали документ "Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement", ISO [8], в переводе на русский язык, выполненном во ВНИИМ им. Д.И.Менделеева, в виде Руководства по выражению неопределенности измерений. Введены рекомендации по его применению [9]. В настоящее время документ [8] фактически приобрел статус международного стандарта, так как его рекомендуется применять при обработке и представлении результатов в международных сличениях и в других работах, например, при оформлении результатов контроля ОРП при поставках радионуклидной продукции за рубеж. Это позволит избежать недоразумений в оформлении результатов измерений, гармонизирует способ представления результатов измерений с требованиями международного стандарта [8], [9] и повысит конкурентоспособность отечественной радионуклидной продукции.
В.2 В отечественных нормативных документах измерения делят на прямые и косвенные и дают рекомендации по обработке их результатов (ГОСТ 8.207 и [7]). В [8] используют единую модель результата измерений величины .
Оценку измеряемой величины вычисляют как функцию оценок выходных величин , ...,
. (B.1)
Это соответствует общей формуле для результата косвенных измерений по [7].
Для непосредственно измеряемых случайных величин в качестве результата используют среднеарифметическое значение
, (В.2)
где - общее число измерений в серии;
- -е измерение величины в серии .
Выражение (В.2) соответствует выборочному среднему из измеренных значений величины по ГОСТ 8.207.
В.3 В международной практике [8] вместо термина "погрешность измерений" используют понятие о "неопределенности" полученного результата. Термин "неопределенность (измерения)" - "Uncertainty (of measurement)" - указывает на неполное знание значения измеряемой величины после проведения измерения.
Основными количественными выражениями неопределенности измерений в [9] являются:
- стандартная неопределенность - standard unsertainty - неопределенность результата измерений, выраженная в виде СКО;
- суммарная неопределенность - combined standard unsertainty - стандартная неопределенность результата измерений, полученного через значения других величин, равная положительному квадратному корню из взвешенной суммы дисперсий или ковариаций этих величин в соответствии с тем, как меняется результат измерений при изменении этих величин;
- расширенная неопределенность - expanded unsertainty - величина, определяющая интервал вокруг результата измерений, в пределах которого, как можно ожидать, находится большая часть распределения значений результата, которые с достаточным основанием могут быть приписаны измеряемой величине.
В.4 Алгоритм обработки результатов измерений в [8] предусматривает следующие операции:
В.4.1 Проводят оценку измеряемой величины как функции оценок всех входных величин , ,..., после внесения поправок на все известные систематические эффекты.
В.4.2 Вычисляют стандартные неопределенности всех входных величин (где =1, ... , ) и все возможные коэффициенты корреляции оценок -й и -й входных величин (=1,..., ).
В.4.3. Различают два типа - А и В - оценивания стандартной неопределенности:
- оценивание по типу А - получение статистических оценок дисперсии распределения значений входной величины на основе ряда измерений;
- оценивание по типу В - получение дисперсий на основе априорной нестатистической информации, считая распределение входных величин равномерным, если отсутствуют сведения о его виде из предшествующих измерений, из опыта исследователя или из общих сведений о свойствах прибора, результатах калибровки и оценок неопределенности справочных данных.
В.4.4 Вычисляют суммарную неопределенность с учетом коэффициентов влияния.
В.4.5 Расширенную неопределенность оценивают, умножая на коэффициент охвата , являющийся в общем случае квантилем распределения Стьюдента с эффективным числом степеней свободы при выбранной доверительной вероятности .
В.5 Таким образом, основной идеей оценки неопределенности результата измерений в [8] является получение для всех аргументов в выражении для результата оценок их СКО - по типу А или по типу В, а затем их квадратичное сложение с учетом коэффициентов влияния для оценки величины неопределенности их композиции и переход к интервалу неопределенности, соответствующему заданной доверительной вероятности.
В.6 При представлении результатов [8] следует проводить:
- алгоритм получения результата измерения;