CC BY
81
УДК 53.088
КОНЦЕПЦИЯ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ КАК НОВЫЙ ПОДХОД К ОБЕСПЕЧЕНИЮ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ
Н. Р. Кашапова Научный руководитель - Е. А. Жирнова
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
Е-тай:паПуак99@уапёех.ги
В данной работе обоснована актуальность и рассмотрены перспективы расчета неопределенности измерений, проводится сравнение моделей неопределенности с традиционной оценкой точности измерений с помощью погрешности.
Ключевые слова: неопределенность, погрешность, воспроизводимость, прецизионность.
This paper substantiates the relevance and discusses the prospects for calculating the uncertainty of measurements, compares the models of uncertainty with the traditional estimate of measurement accuracy using error.
Keywords: uncertainty, inaccuracy, reproducibility, precision
Измерение как процесс количественного определения значения измеряемой величины является сложным и вероятностным, его результаты зависят от заданной точности и условий измерения. Сложность и неоднозначность измерений обуславливают применение в мировой практике концепции неопределенности измерений. Неопределенность измерений - это характеристика недостоверности измерений, принятая на международном уровне [1]. Неопределенность - это параметр, связанный с результатом измерений y и характеризующий разброс значений, которые можно обоснованно приписать измеряемой величине Y (рис.1).
UNCERTAINTY CONCEPT AS A NEW APPROACH TO ENSURING THE ACCURACY OF MEASUREMENTS
N. R. Kashapova Scientific supervisor - E. A. Zhirnova
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: nailyak99@yandex.ru
2U
t
i-►
y-U
У
y+U Y
p=0,95
Рис. 1. Неопределенность измерений
Модельный подход к определению неопределенности представлен на рис.2.
Секция «Концепции современного естествознания»
Рис. 2. Модельный подход к определению неопределенности
Выделяют две категории составляющих неопределенности:
1) Категория А - составляющие, оцениваемые путем применения статистических методов Стандартная неопределенность А (ыа) равна СКО (среднее квадратичное отклонение) средних
арифметических многократных наблюдений. Характеризующихся числами степеней свободы VА
= п-1, где п - число наблюдений.
2) Категория В - составляющие, оцениваемые другим способом (по характеристикам, взятым из паспорта на прибор, методик выполнения измерений, из предыдущих экспериментов, справочников).
Стандартная неопределенность категории В (иВ) оценивается как стандартные отклонения, получаемые другим способом. Характеризуются числами степеней свободы иВ=да
Суммарная неопределенность находится на основе выявленных стандартных неопределенностей по формулам 1, 2:
(1)
Ыс =у1и2л + и2в , (2)
2 2 2 ис = ил + ив
Расширенная неопределенностей - величина, определяющая интервал вокруг результата измерений, в пределах которого находится большая часть распределения значений, которые с достаточным основанием могли бы быть приписаны измеряемой величине. Расширенная неопределенность равна
и = к ■ и„
(3)
где к - коэффициент охвата.
Проведем сопоставление оценок характеристик погрешностей и неопределенностей результатов измерений (Таблица) [2]:
Сопоставление оценок характеристик погрешностей и неопределенностей результатов измерений
Характеристика Описание результатов измерений с использованием:
погрешности неопределенности
Результат измерения среднее значение N 2 X V 1 =1 Х = N среднее значение N 2 хг Х 1 =1 Х = N
Разброс результатов измерений Стандар татов из 'г Н гное отклонение резуль-мерений* N. —\2 - X ) г=1 N-1 Стандартн и (X) = ая неопределенность 2(Х1 -Х ) 1=1 N-1
Продолжение таблицы
Разброс, характеризующий все виды ошибок вместе Стандартное отклонение полной (суммарной) погрешности 1,2 А2 5 сумм ~ + У л г + 3 Суммарная неопределенность ис (X) = и2(X)+и2(5)+ 2 с2и2( 1} )
Интервал, в котором лежит измеряемая величина, при единичном измерении Доверительный интервал {Г ± Ь сумм } Среднее значение ± расширенная неопределенность {X ± и} = {X ± кис (X)}
На основании полученных данных нетрудно составить алгоритм оценки неопределённости, опираясь на статистические методы [3] (Рис.3):
Рис. 3. Алгоритм оценки неопределенности
В настоящее время расчет неопределенности измерений обеспечивает более высокую точность показаний количественных характеристик материальных объектов, поэтому способствует развитию новых передовых технологий, науки, применению более совершенной техники.
Библиографические ссылки
1. ГОСТ 54500.1-2011 Неопределенность измерения. Введение в руководство по неопределенности измерения - Москва, Изд: Стандарт.
2. ГОСТ 54500.3-2011 Неопределенность измерения. Руководство по выражению неопределенности измерения - Москва, Изд: Стандарт.
3. ГОСТ Р ИСО 21748-2012 Статистические методы. Руководство по использованию оценок повторяемости, воспроизводимости и правильности при оценке неопределенности измерений -Москва, Изд: Стандарт.
© Кашапова Н. Р., 2019
