ГОСТ Р ИСО 11843-7-2014

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Статистические методы

СПОСОБНОСТЬ ОБНАРУЖЕНИЯ

Часть 7

Методы оценки с учетом фонового шума

Statistical methods. Capability of detection. Part 7. Methods of an estimation taking into account background noise

ОКС 03.120.30*

_____________________

* В ИУС N 11 2020 г. ГОСТ Р ИСО 11843-7-2014 приводится с ОКС 03.120.30, 17.020,

здесь и далее. - Примечание изготовителя базы данных.

Дата введения 2015-12-01

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом "Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем" (АО "НИЦ КД") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 125 "Применение статистических методов"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 29 октября 2014 г. N 1453-ст.

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 11843-7:2012* "Способность обнаружения. Часть 7. Методы оценки с учетом фонового шума" (ISO 11843-7:2012 "Capability of detection - Part 7: Methodology based on stochastic properties of instrumental noise", IDT).

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (пункт 3.5).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Октябрь 2019 г.

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Введение

Методология линейной и нелинейной калибровки, приведенная в серии стандартов ИСО 11843, основана на использовании распределения вероятностей приведенной переменной состояния (измеряемая величина). При этом (явно или неявно) уделено внимание неопределенности, соответствующей оценке измеряемого отклика, преимущественно определяемого базовым шумом при инструментальном анализе. Во многих (если не в большинстве) аналитических приборах в тех случаях, когда значение измеряемой величины близко к минимальному обнаруживаемому значению, базовый шум является основной причиной неопределенности. Метод, установленный в настоящем стандарте в пределах его области применения, не требует использования большого количества повторных образцов (выборок), что способствует экономии времени и средств.

Основным понятием настоящего стандарта является математическое описание распределения вероятностей переменной отклика в терминах математически определенных случайных процессов. Это описание приводит к определению минимального обнаруживаемого значения. Взаимосвязь отклика и измеряемой величины описывают с помощью линейных и нелинейных калибровочных функций. Таким образом, настоящий стандарт согласован с ИСО 11843-2 и ИСО 11843-5.

Определение и применение минимального обнаруживаемого значения установлены в ИСО 11843-1 и ИСО 11843-2; определение и применение функции прецизионности установлены в ИСО 11843-5. Функция прецизионности отражает зависимость точности от приведенной переменной состояния. В настоящем стандарте применены основные понятия стандартов серии ИСО 11843 в случае преобладания фонового шума при инструментальном анализе.

_______________

ИСО 11843-1:1997 Способность обнаружения. Часть 1. Термины и определения (ISO 11843-1:1997 Capability of detection - Part 1: Terms and definitions).

ИСО 11843-2:2000 Способность обнаружения. Часть 2. Методология в случае линейной калибровки (ISO 11843-2:2000 Capability of detection - Part 2: Methodology in the linear calibration case).

ИСО 11843-5:2008 "Способность обнаружения. Часть 5. Методология в случаях линейной и нелинейной калибровки (ISO 11843-5:2008 Capability of detection - Part 5: Methodology in the linear and non-linear calibration cases).

Минимальное обнаруживаемое значение , как правило, выражают в единицах приведенной переменной состояния. Если калибровочная функция линейна, стандартное отклонение или коэффициент вариации переменной отклика, рассматриваемые в настоящем стандарте, могут быть линейно связаны со стандартным отклонением или коэффициентом вариации приведенной переменной состояния, которая может быть использована для оценки минимального обнаруживаемого значения .

Если калибровочная функция нелинейна, функция прецизионности переменной отклика в ИСО 11843 должна быть преобразована в функцию прецизионности приведенной переменной состояния, как показано в ИСО 11843-5. В этой ситуации ИСО 11843-5 может быть использован для целей настоящего стандарта без каких-либо изменений.

Положения настоящего стандарта, относящиеся к калибровке, распространяются также на градуировку. При этом под калибровочной функцией следует понимать градуировочную кривую.

     1 Область применения

Фоновый шум всегда существует в аналитических инструментах. В настоящем стандарте установлены методы оценки минимального обнаруживаемого значения в случае, когда фоновый шум является преобладающим источником неопределенности измерений. Минимальное обнаруживаемое значение может быть математически выведено на основе стохастических характеристик фонового шума.

В стандарте установлены основные методы:

- определения стохастических свойств фонового шума;

- использования стохастических свойств фонового шума для оценки стандартного отклонения (SD) или коэффициента вариации (CV) переменной отклика;

- вычисления минимального обнаруживаемого значения на основе SD или CV (полученных выше).

Методы, установленные в настоящем стандарте, полезны для проверки обнаружения вещества с помощью различного типа измерительного оборудования, в котором фоновый шум преобладает над другими источниками неопределенности. Таким измерительным оборудованием могут быть приборы видимой и ультрафиолетовой поглотительной спектрометрии, атомной поглотительной спектрометрии, атомно-флуоресцентной спектрометрии, люминесцентной спектрометрии жидкостей и газовой хроматографии.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ISO 11843-1:1997, Capability of detection - Part 1: Terms and definitions (Способность обнаружения. Часть 1. Термины и определения)

ISO 11843-2:2000, Capability of detection - Part 2: Methodology in the linear calibration case (Способность обнаружения. Часть 2. Методология в случае линейной калибровки)

ISO 11843-5:2008, Capability of detection - Part 5: Methodology in the linear and non-linear calibration cases (Способность обнаружения. Часть 5. Методология в случаях линейной и нелинейной калибровки)

ISO 3534-1, Statistics - Vocabulary and symbols - Part 1: General statistical terms and terms used in probability (Статистика. Словарь и условные обозначения. Часть 1. Общие статистические термины и термины, используемые в вероятностных задачах)

ISO 3534-2, Statistics - Vocabulary and symbols - Part 2: Applied statistics (Статистика. Словарь и условные обозначения. Часть 2. Прикладная статистика)

ISO 3534-3, Statistics - Vocabulary and symbols - Part 3: Design of experiments (Статистика. Словарь и условные обозначения. Часть 3. Планирование эксперимента)

ISO 5725-1, Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results - Part 1: General principles and definitions [Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 1. Общие принципы и определения]

     3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ИСО 3534-1, ИСО 3534-2, ИСО 3534-3, ИСО 5725-1, ИСО 11843-1, ИСО 11843-2, ИСО 11843-5, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 функция прецизионности (precision profile): Математическое описание стандартного отклонения (SD) переменной отклика [(Х)] или стандартного отклонения приведенной переменной состояния [(Х)] как функций приведенной переменной состояния.

[ИСО 11843-5:2008, пункт 3.4]

Примечание 1 - Коэффициент вариации (CV) переменной отклика или приведенной переменной состояния, как функции приведенной переменной состояния, также применяют в качестве функции прецизионности.

Примечание 2 - Под точностью понимают значение SD или CV наблюдаемой переменной отклика или SD или CV приведенной переменной состояния при оценке с помощью калибровочной функции (ИСО 11843-5).

3.2 минимальное обнаруживаемое значение приведенной переменной состояния (minimum detectable value of the net state variable), : Значение приведенной переменной состояния в действительном состоянии, которое с вероятностью (1-) ведет к заключению о том, что система не находится в базовом состоянии.

Примечание 1 - Если стандартное отклонение приведенной переменной является константой [=], то минимальное обнаруживаемое значение определяется как  

,                                                        (1)

где - коэффициент, используемый для определения вероятности ошибки первого рода;

- коэффициент, используемый для определения вероятности ошибки второго рода.

Если стандартное отклонение переменной отклика является константой [=], то минимальное обнаруживаемое значение может быть вычислено с помощью следующего уравнения

,                                              (2)

где - абсолютная величина углового коэффициента линейной калибровочной функции, который является постоянным.

Примечание 2 - Если приведенная переменная состояния имеет нормальное распределение, для ошибок первого и второго рода, равных 5%, коэффициенты ==1,65, а формула (1) может быть упрощена до вида .

Примечание 3 - Если , формула (1) принимает вид =1/3,30=30%. Поэтому значение может быть найдено с помощью функции прецизионности. Значение соответствует , коэффициент вариации которой составляет 30%.

Примечание 4 - Существует большое количество видов функции прецизионности, но они могут быть преобразованы одна в другую.

Например, стандартное отклонение переменной отклика может быть преобразовано в стандартное отклонение приведенной переменной состояния с помощью абсолютного значения производной калибровочной функции : (ИСО 11843-5). Точность этого приближения зависит от кривизны функции в точке определения .

Примечание 5 - Адаптированное определение по ИСО 11843-5:2008.

     4 Количественный анализ и фоновый шум

4.1 Источники ошибок при анализе

Количественный анализ процедуры получения значения измеряемой величины, как правило, включает подготовку пробы (выборки), инструментальный анализ, обработку данных и калибровку. Эти этапы анализа технически не зависят друг от друга как процедурно, так и в вероятностном смысле.

В настоящем стандарте рассмотрен только инструментальный анализ. Однако ошибки других этапов также влияют на конечное значение измеряемой величины. Таким образом, суммарная неопределенность оценки измеряемой величины зависит от неопределенностей соответствующих этапов. Для использования настоящего стандарта необходимо выполнение следующих условий.

Если значение содержания вещества близко к минимальному обнаруживаемому значению в хроматографии, то ошибка, соответствующая вводимой в хроматограф пробе, менее значима (например, коэффициент вариации CV=0,3% в современном аппарате), чем фоновый шум (CV=30% по определению). Если влияние другого фактора (не шума) сопоставимо с влиянием шума, методы настоящего стандарта не применимы.