Забезпечення достовірності результатів вимірювань під час реалізації стандартизованих методик вимірювань

Під час реалізації методики завжди важливо правильно визначити вимоги до обладнання, тому що саме обладнання може впливати на похибку вимірювання

Під час проведення вимірювань пріоритетним є застосування стандартизованих методик вимірювань. Однак не в усіх методиках чітко визначено вимоги до обладнання, що може призвести до отримання недостовірних результатів.

Для виконання вимірювання належного рівня на міжнародному рівні було сформульовано шість принципів, які об’єднано у Правила найкращої практики вимірювань.

Шість принципів найкращої практики вимірювання

Вимірювання повинно відповідати погодженим вимогам, тобто поставленій меті.
Вимірювання треба проводити за допомогою методів та засобів, придатність яких для конкретного застосування було перевірено.
Персонал, який виконує вимірювання, повинен бути достатньо кваліфікований та компетентний, щоб виконати поставлене завдання та продемонструвати, що він може виконати аналіз належним чином.
Необхідно регулярно проводити незалежне оцінювання технічних показників роботи лабораторії.
Результати аналізу, отримані в одній лабораторії, повинні бути зіставні з результатами, отриманими в інших лабораторіях.
Організації, що виконують вимірювання, повинні мати чітко визначені процедури контролю та забезпечення якості для одержання достовірного результату.

Модель результату вимірювань описується рівнянням 1:

y = m + B + e,

де для конкретної вимірюваної величини:
m – загальне середнє значення результатів повторних вимірювань (незалежних спостережень);
B – лабораторна складова систематичної похибки результатів вимірювань, виконаних відповідно до методики в умовах повторюваності;
е – випадкова похибка, яка є під час кожного вимірювання в умовах повторюваності.

Визначення вимог до обладнання

На результати вимірювань впливають:

оператор;
умови навколишнього середовища;
обладнання та його калібрування;
час між проведеними повторними вимірюваннями.

Під час реалізації методики завжди важливо правильно визначити вимоги до обладнання, тому що саме обладнання може впливати на похибку вимірювання. Для цього насамперед слід визначити вид цього обладнання, чи це:

засіб вимірювальної техніки;
інший технічний засіб, що не має метрологічних характеристик.

Якщо обладнання вибрано неправильно, то неможливо досягти робочих характеристик методики.

Якщо застосовується обладнання, яке не має метрологічних характеристик, то його технічні характеристики характеризують його можливості впливати на об’єкт досліджень певним чином упродовж певного часу.

Під час випробувань застосовується така характеристика, як точність випробувань. Однак це якісна характеристика, що характеризує вплив властивостей обладнання на якість проведення досліджень.

Кількісне значення точності випробувань виражається похибкою встановлення впливової дії або встановленим допуском на якусь технічну характеристику.

Точнісні характеристики обладнання нормуються виробником під час виготовлення обладнання та вказуються в його експлуатаційних документах.

Прикладами таких характеристик є похибка встановлення температури у сушильній шафі або допуск на значення отвору у ситі. Тому під час обрання такого обладнання у разі нечіткого встановлення у методиці вимог до нього слід керуватися:

вимогами до об’єкта дослідження;
допусками на значення характеристик;
можливостями обладнання.

Перед застосуванням обладнання слід перевірити відповідність його технічних характеристик.

Обладнання, що застосовується для проведення вимірювань (засоби вимірювальної техніки), обов’язково має діапазон вимірювань та похибку (максимально допустима похибка або клас точності).

За міжнародними документами засоби вимірювальної техніки мають технічні характеристики, як і все інше обладнання, але, крім того, вони обов’язково повинні мати й метрологічні характеристики.

У методиках вимірювання повинно бути визначено або:

тип засобів вимірювальної техніки;
категорію з такими характеристиками, як діапазон вимірювань та максимально допустима похибка чи клас точності.

Під час встановлення вимог до засобів вимірювальної техніки беруться до уваги:

умови їхнього застосування;
засіб вимірювальної техніки для врахування додаткової похибки, яка виникає внаслідок впливу величин.

В експлуатаційних документах виробник визначає:

кліматичні, механічні та електромагнітні умови, за яких можливо застосування засобу вимірювальної техніки;
джерело живлення;
інші величини, які впливають на його точність.

Тому для визначення правильності застосування засобів вимірювальної техніки слід уважно читати їхні експлуатаційні документи.

Точність вимірювання

Проаналізувавши різні методики, в них можна знайти вимоги до визначення:

основних розмірних параметрів предметів (пристроїв);
глибини експериментальних пошкоджень.

Вимірювання провадиться гостованим вимірювальним інструментом, який забезпечує потрібну точність вимірювання лінійних розмірів.

Точність вимірювання залежить від похибки гостованого вимірювального інструмента (наприклад, металевої вимірювальної лінійки ГОСТ 427-75, штангенциркуля типу ШЦ-1 ГОСТ 166-89 тощо), який застосовуватиметься.

Якщо обрати надто точний засіб вимірювальної техніки, то з економічної точки зору це буде не обґрунтовано. Якщо обрати не достатньо точний засіб вимірювальної техніки, то можна отримати недостовірний результат вимірювання.

Наразі ГОСТ 427-75 та ГОСТ 166-89 в Україні не чинні, тому слід керуватися даними, наведеними в експлуатаційних документах засобів вимірювання.

До даних, наведених в експлуатаційних документах, належать, зокрема, такі:

металева вимірювальна лінійка та штангенциркуль типу ШЦ-1 повинні бути повірені або калібровані; калібруються ці засоби виключно для застосування в акредитованій випробувальній лабораторії;
діапазон вимірювання цих засобів вимірювання повинен дати змогу виміряти визначені основні розмірні параметри об’єктів дослідження;
ціна поділки засобів вимірювання повинна бути такою, щоб давала можливість порівняти достовірний результат згідно з вимогами зі значенням результату вимірювань;
похибка вимірювання не завжди відповідає ціні поділки, тому вона повинна бути відомою.

У разі калібрування засобів вимірювань слід ураховувати значення невизначеності вимірювань, вказане у сертифікаті калібрування.

Значення невизначеності вимірювань не повинно перевищувати половини ціни поділки.

У разі перевищення значенням половини ціни поділки цим значення можна нехтувати, якщо значення відхилення показів засобу вимірювань від еталонного значення не перевищує значення максимально допустимої похибки цього засобу.

Найбільш достовірний результат можна одержати, якщо сума відхилення та невизначеності не перевищує значення максимально допустимої похибки цього засобу.

Такий підхід до перевірки правильності обрання засобів вимірювання є загальним.