Когда контролер качества измеряет вал портативным твердомером по Либу и получает значение 640 HL, в то время как в спецификации процесса требуется 630±15 HL, является ли результат приемлемым? Если погрешность измерения составляет всего ±3 HL, ответ – да. Если неопределенность достигает ±8 HL, о результате нельзя судить напрямую. Это реальное влияние неопределенности измерения. Это не теоретическая концепция, которая имеет значение только в метрологических лабораториях. Это фундаментальный параметр, который должен понимать каждый инженер, инспектор и менеджер по качеству.
Что такое неопределенность в измерении?
Неопределенность измерения – параметр, характеризующий разброс результатов измерений. Он определяет интервал, в котором обоснованно лежит измеренное значение. Объединенный комитет по руководствам по метрологии (JCGM) определяет его в GUM как параметр, связанный с результатом измерения, который характеризует дисперсию значений, которые можно обоснованно отнести к измеряемой величине.
На практике полный результат измерения должен быть выражен как измеренное значение ± неопределенность. Без неопределенности измерение нельзя сравнивать с требованиями допуска или с другим результатом, полученным другим прибором. Например, при покупке цифрового твердомера по Бринеллю расширенная погрешность, указанная в его сертификате калибровки, является прямым свидетельством измерительных возможностей оборудования.
HBS-3000ET Цифровой твердомер по Бринеллю с сенсорным экраном и ручной револьверной головкой Этот цифровой твердомер по Бринеллю оснащен сенсорным экраном и автоматическим контролем усилия, что обеспечивает надежные измерения. Сертификат калибровки обеспечивает расширенную погрешность, что напрямую подтверждает его измерительные возможности для контроля качества. Посмотреть продукт → Неопределенность измерения — это не то же самое, что ошибка измерения. Ошибка — это разница между измеренным значением и истинным значением, а истинное значение обычно неизвестно. Неопределенность — это интервал, который количественно характеризует дисперсию результата измерения. Даже после того, как систематические ошибки были исправлены, неопределенность все еще существует. После калибровки твердомера систематическое отклонение корректируется, но неопределенность, вносимая самим процессом калибровки, остается. Вот почему в каждом сертификате калибровки указана расширенная неопределенность: он сообщает пользователю, насколько на самом деле надежны результаты измерений оборудования.
Неопределенность типа A и типа B: разные источники, разные методы
Неопределенность типа А оценивается с использованием статистических методов, основанных на повторных измерениях. Неопределенность типа B основана на нестатистической информации, такой как сертификаты калибровки, спецификации производителя, опубликованные справочные данные и условия окружающей среды.
Например, при определении твердости по Виккерсу пять измерений одного и того же образца дают значения 318, 322, 319, 321 и 318 HV. Среднее значение составляет 319,6 HV, а экспериментальное стандартное отклонение составляет 1,7 HV. Стандартная неопределенность среднего значения равна 1,7, разделенному на квадратный корень из 5, что соответствует 0,76 HV. Это оценка типа А.
С другой стороны, в сертификате калибровки может быть указана расширенная неопределенность ±6 HV с коэффициентом покрытия k, равным 2. Стандартная неопределенность равна 6, разделенному на 2, или 3 ВН. Это оценка типа B.
Чтобы вычислить объединенную неопределенность, объедините компоненты по принципу «корень-сумма-квадрат». В этом примере комбинированная неопределенность u c равен квадратному корню из 0,76 2 плюс 3 2 , что составляет примерно 3,1 HV.
| Метод оценки | Тип А | Тип Б |
| Источник данных | Повторные измерения | Калибровка certificate, specifications, reference data |
| Статистическая основа | Стандартное отклонение среднего значения | Делится на коэффициент покрытия k |
| Пример испытания на твердость | Пять измерений: 318, 322, 319, 321, 318 В. | Калибровка certificate: U=6 HV, k=2 |
| Стандартная неопределенность | 0,76 ВН | 3 HV |
Неопределенность измерений и контроль качества: практическое значение
Неопределённость измерений напрямую влияет на решения о прохождении, стратегии калибровки и аудиты клиентов.
Когда результат измерения близок к границе допуска, неопределенность определяет, является ли результат действительно приемлемым. Учитывайте требование к твердости 315±10 ВВ. Измеренное значение 320 В с погрешностью ±5 В, вероятно, является приемлемым. Но при погрешности ±15 ВВ инспектор не может принять уверенное решение без дальнейшего расследования.
Стратегии калибровки также зависят от неопределенности. Меньшая погрешность измерения позволяет увеличить интервалы калибровки, сокращая время простоя и затраты на техническое обслуживание. Большая неопределенность требует более частой повторной калибровки.
В системах ISO 9001 и ISO/IEC 17025 аудиторы уделяют пристальное внимание тому, как лаборатории оценивают и сообщают о неопределенности измерений. Лаборатория, которая не может продемонстрировать бюджет неопределенности, может не пройти сертификационный аудит, даже если кажется, что оборудование работает правильно. Для производственных предприятий понимание неопределенности также улучшается. точность испытаний материалов и помогает разрешать споры с поставщиками или клиентами. Когда результат испытания подвергается сомнению, расчет неопределенности обеспечивает объективное свидетельство качества продукции.
Как рассчитать неопределенность измерения: пошаговый процесс
Оценку неопределенности измерений можно выполнить в семь этапов. Высшая математика не требуется, но четкое понимание процесса измерения имеет важное значение.
- Определите измеряемую величину и установите модель измерения.
- Определите все источники неопределенности, которые могут повлиять на результат.
- Оцените количественно каждый компонент, используя методы типа A или типа B.
- Преобразуйте каждый компонент в стандартную неопределенность.
- Объедините все стандартные неопределенности, используя метод корня-суммы-квадрата.
- Умножьте объединенную неопределенность на коэффициент охвата, обычно k, равный 2, для получения примерно 95-процентной достоверности.
- Сообщите полный результат, включая значение измерения, расширенную неопределенность и коэффициент охвата.
Расширенная неопределенность с k=2 является стандартным форматом отчетности, предусмотренным ISO/IEC 17025 и большинством систем менеджмента качества.
Неопределенность измерений при измерении твердости и анализе материалов
При определении твердости и металлографическом анализе неопределенность в основном связана с калибровкой оборудования, подготовкой образцов, техникой работы оператора и условиями окружающей среды.
Автоматизированное и цифровое оборудование снижает неопределенность, вызванную оператором. Цифровой твердомер по Бринеллю с сенсорным экраном автоматически считывает диаметр отпечатка и рассчитывает значение твердости, сокращая разброс показаний примерно с 5 процентов до менее 1 процента. Это напрямую улучшает компонент неопределенности типа А.
HBRVS-187.5 Цифровой многофункциональный твердомер по Бринеллю, Роквеллу и Виккерсу Сочетая в одном устройстве методы Бринелля, Роквелла и Виккерса, этот цифровой твердомер уменьшает систематические различия в результате замены оборудования и подходит для различных материалов в лабораторных или промышленных условиях. Посмотреть продукт → Для лабораторий, которым необходимо переключаться между методами Бринелля, Роквелла и Виккерса, многофункциональный твердомер уменьшает систематические различия, возникающие при смене оборудования. Для небольших образцов или поверхностно-упрочненных слоев подходящим выбором является твердомер микро-Виккерса с более высокой точностью. методы определения твердости обсуждаемые в этом контексте, все требуют тщательной оценки неопределенности.
HV-1000Z Ручной твердомер по Микро-Виккерсу с ЖК-дисплеем Этот твердомер микро-Виккерса измеряет небольшие образцы и поверхностно-упрочненные слои с высокой точностью. Он оснащен автоматической поворотной головкой и ЖК-дисплеем, что идеально подходит для лабораторных исследований, где необходимо контролировать неопределенность. Посмотреть продукт → При подготовке металлографических образцов также возникает неопределенность во время резки, монтажа и полировки. Неоднородная подготовка может привести к тому, что показания твердости будут различаться на несколько процентов даже для одного и того же образца. Выбор правильных расходных материалов для металлографии и соблюдение стандартизированных процедур так же важны, как и выбор правильного твердомера.
Часто задаваемые вопросы
В чем разница между неопределенностью измерения и ошибкой измерения?
Ошибка измерения – это разница между измеренным значением и истинным значением. Неопределённость измерения — это параметр, который количественно определяет дисперсию результата измерения. Ошибка — это одно значение; неопределенность – это диапазон.
Что означает расширенная неопределенность с k, равным 2?
Это означает, что интервал, определяемый результатом измерения ± расширенная неопределенность, имеет уровень достоверности примерно 95 процентов. Если вы повторите измерение много раз, около 95 процентов результатов попадут в этот интервал.
Почему важна неопределенность калибровки?
Неопределенность калибровки показывает, насколько точен ваш эталонный стандарт. Оно распространяется на ваши собственные измерения. Сертификат калибровки с высокой неопределенностью означает, что ваше оборудование не может проверять очень жесткие допуски.
Как я могу уменьшить погрешность измерений?
Используйте калиброванное оборудование, контролируйте условия окружающей среды, стандартизируйте процедуры операторов и увеличивайте количество повторных измерений. При испытании материалов также убедитесь, что подготовка образцов выполнена последовательно.
