درستی، خطا، رواداری و عدم قطعیت

درستی، خطا، رواداری و عدم قطعیت

کالیبراسیون شامل اصطلاحات بسیار زیادی است که ما همیشه در طول فرآیند اندازه گیری استفاده می کنیم یا می خوانیم. دانش در این اصطلاحات کلید درک و اجرای صحیح نتایج اندازه گیری با درستی است که بخش مهمی از آموزش آگاهی در خصوص  کالیبراسیون است.

در این پست، در مورد دقت، خطا، رواداری و عدم قطعیت و روابط آنها بحث خواهیم کرد.

در زیر تعاریف واقعی بر طبق JCGM 200 و 106: 2012،  آمده است:

 

1. درستی= نزدیکی توافق بین یک مقدار کمیت اندازه گیری شده و یک مقدار کمیت واقعی یک اندازه گیری
2. خطا یا خطای اندازه گیری = مقدار کمیت اندازه گیری شده منهای مقدار کمیت مرجع
3. رواداری= تفاوت بین حد مجاز بالا و پایین
4. عدم قطعیت یا عدم قطعیت اندازه گیری = پارامتر غیرمنفی مشخص کننده پراکندگی مقادیر کمیتی که به یک اندازه گیری نسبت داده می شود، بر اساس اطلاعات استفاده شده  معنی دارتر می شود.

درستی

نزدیکی نتایج UUC به مقدار STD (واقعی) است. این «نزدیکی» معمولاً در مقدار درصد (%) نشان داده می‌ شود و می‌ توان آن را با تبدیل به مقدار خطا (% خطا) در همان واحد نشان داد. هر چه مقدار درصد به صفر (0%) نزدیکتر باشد، درستی بیشتری وجود دارد. درستی بیشتر، یک توصیف کیفی است، به این معنی که مقدار درستی را ارائه نمی دهد و معادل درصد خطا (% خطا) است. اینجاست که از مقدار خطا استفاده خواهد شد.

 

خطا

 به سادگی تفاوت بین نتایج UUC و STD پس از کالیبراسیون است. این واحد همان پارامتر اندازه گیری شده را دارد.

 

رواداری

حداکثر خطا یا انحرافی است که در طراحی کاربر برای محصول یا اجزای تولیدی آن مجاز یا پذیرفته شده است. رواداری محدوده ای از مقادیر است که توسط کاربر از نتیجه اندازه گیری فرآیند یا محصول قابل قبول یا مجاز است. این خطای مجاز است که:

 

1.  از طراحی فرآیند توسط کاربر محاسبه شده
2.  توسط نهادهای نظارتی (بر اساس کلاس دقت) تجویز شده
3. مشخصات سازنده (بر اساس دقت)

حد بالا منهای حد پایین (UTL-LTL) است. مقدار  UTL یا LTL بر اساس حدود روادرای است. حدود رواداری برابر با  رواداری/2 است. حدود رواداری توسط سازنده یا الزامات فرآیند ارائه می شود. اگر اندازه گیری را انجام دهیم، مقدار حد رواداری به ما می گوید که آیا اندازه گیری ما قابل قبول است یا خیر. اگر حدود رواداری کالیبراسیون را بدانید، به شما کمک می‌ کند به سوالاتی مانند:

 

1. چگونه می دانید که نتیجه اندازه گیری شما در محدوده قابل قبول است؟
2. آیا مشخصات محصول نهایی قبول است یا رد؟
3. 3. آیا نیاز به انجام تنظیمات داریم؟

پاسخ دهید

“هرچه بازه رواداری بیشتر باشد، نتایج محصول یا اندازه گیری بیشتری مورد قبول یا پذیرفته می شود.”

 

عدم قطعیت

عدم قطعیت یا عدم قطعیت اندازه گیری  به عنوان کمی سازی تردید تعریف می شود. همیشه یک تردید وجود دارد که یک خطا در نتیجه نهایی وجود دارد که ما نمی دانیم، بنابراین، هیچ نتیجه اندازه گیری کاملاً دقیقی وجود ندارد، چرا ما در اندازه گیری خود عدم قطعیت یا تردید داریم؟ برخی از دلایل اصلی که ما در اندازه گیری ها تردید یا عدم قطعیت داریم عبارتند از:

 

1. آگاهی ناکافی از اثرات شرایط محیطی بر اندازه گیری
2. گرایش شخصی در خواندن ابزارهای آنالوگ، به عنوان مثال ریزنگری یا کوچکترین مقداری است که می توانید بخوانید.
3. مقادیر غیر دقیق استانداردهای اندازه گیری و مواد مرجع
4. تقریب ها و مفروضات گنجانده شده در روش و روش اندازه گیری
5. تغییرات در مشاهدات مکرر اندازه گیری در شرایط ظاهراً یکسان – تکرار پذیری 

“هرچه عدم قطعیت اندازه گیری کوچکتر باشد، نتایج اندازه گیری ما دقیق تر یا درست تر است.”

 

درستی در مقابل خطا

درستی برای سنجش میزان کوچک یا بزرگ بودن خطا است (توضیح کیفی)، در حالی که خطا نمایش واقعی درستی در واحدهای مشابه پارامتر اندازه‌ گیری شده (میزان اندازه‌ گیری) است. به عبارت دیگر، خطا کمی سازی درستی در واحد اندازه گیری مورد استفاده را نشان می دهد. درستی و خطا دارای روابط متضاد (غیر مستقیم متناسب) هستند اما مستقیماً با یکدیگر مرتبط هستند. درستی یک فرم کیفی است. برای نشان دادن مقدار درست یا مطلق، باید از خطا استفاده کنیم. 

 

کلاس درستی و MPE

از مقدار رواداری سازنده در این نقطه، درستی  را می توان به عنوان یک رواداری بر اساس مشخصات سازنده استفاده کرد. ما این نوع درستی را کلاس درستی یا درجه می نامیم. سپس از کلاس درستی، خطای معادل آن محاسبه می شود که طبق استانداردهایی مانند ASTM و ISO یا مشخصات سازنده، MPE (حداکثر خطای مجاز) نامیده می شود. سپس از این به عنوان حد رواداری و سپس مقدار رواداری استفاده می شود.

 

خطا در مقابل عدم قطعیت

همانطور که اکنون می دانیم، خطا تفاوت بین خواندن UUC – STD است. هر چه خطا کوچکتر باشد، نتایج اندازه گیری درست تر است. UUC -STD = خطا .

هر خطایی که بدانیم قابل اصلاح است. از نتایج گواهی کالیبراسیون، جایی که یک مقدار استاندارد داده می شود، اکنون می توانیم خطا را تعیین کنیم. و از آنجایی که خطا مشخص است، می‌ توانیم آن را با افزودن یا کم کردن ضریب تصحیح که برعکس خطا است، تصحیح کنیم. تصحیح = STD-UUC.

عدم قطعیت «محدوده مقادیر» است که در آن مقدار واقعی یا مکان واقعی نتایج اندازه‌ گیری (UUC) قرار دارد، در حالی که خطا «نتیجه دقیق» تفاوت بین UUC و STD است که نشان می‌ دهد نتیجه اندازه‌ گیری چقدر دقیق است.نشان دادن فاصله واقعی تا مقدار واقعی (STD). عدم قطعیت یک مرز در نتایج اندازه گیری است تا محدوده مکان واقعی خود را بر اساس سطح اطمینان معین (95٪، k=2) نشان دهد. عکس زیر را ببینید.

 

تفاوت بین رواداری، خطا و عدم قطعیت

1. رواداری مقدار مجاز خطاهایی است که با حد رواداری بالا و پایین محدود می شود.
2. عدم قطعیت، مرز یا حدود یک خطای تخمینی را در جایی که نتیجه اندازه‌ گیری درست قرار دارد را نشان می‌ دهد.

رواداری و عدم قطعیت به عنوان مبنایی برای قاعده تصمیم گیری طبق ISO 17025:2017،  عدم قطعیت هنگام تعیین انطباق با مشخصات طبق الزامات ISO 17025:2017 استفاده  یا شامل می شود. یکی از راه‌های تشخیص اینکه آیا یک محصول بر اساس یک رواداری معین قبول یا رد شده است، یک قانون تصمیم است.

 

قاعده تصمیم گیری چیست؟

مطابق با ایزو 17025:2017، بند 3.7، این قاعده ای است که نحوه در نظر گرفتن عدم قطعیت اندازه گیری را هنگام بیان انطباق با یک نیاز مشخص توضیح می دهد. یکی از راه‌ های محاسبه عدم قطعیت اندازه‌ گیری، گنجاندن آن در نتایج اندازه‌ گیری است. ما از آن به گونه ای استفاده خواهیم کرد که گویی یک حد رواداری در مقدار اندازه گیری شده است. در زیر قواعد تصمیم گیری آمده است

 

1. اگر نتایج اندازه‌ گیری‌ های ما در رواداری نشان‌ داده‌ شده از جمله نتایج عدم قطعیت باشد، «قبول» است.
2. اگر نتایج اندازه‌ گیری‌ های ما خارج از رواداری از جمله نتایج عدم قطعیت باشد، «رد» یا «خارج از رواداری» در نظر گرفته می‌ شود.
3. اگر یکی از حدود عدم قطعیت خارج از حد رواداری باشد در حالی که حدود دیگر در حد رواداری باشد، پس قبول یا رد نیست، آن را “نامعین” می نامیم. تصمیم در حال حاضر بر اساس نظر  کاربر است.

استفاده از رواداری و عدم قطعیت منجر به ایجاد یک قاعده تصمیم گیری می شود. نتایج UUC از جمله عدم قطعیت در محدوده رواداری است و بنابراین، “مورد قبول” است. درجه نزدیکی از مقدار مرجع در مقدار واقعی (نه درصد (%) از طریق خطای محاسبه شده (UUC-STD) ارائه می شود.

خطا نشان می دهد که چگونه نتایج اندازه گیری از مقدار واقعی منحرف شده است. در حالی که درستی  بر اساس خطا و مقدار واقعی محاسبه می شود، عدم قطعیت بر اساس ترکیبی از خطاها یا عدم درستی استانداردهای مرجع (STD) و اندازه گیری (UUC) محاسبه می شود.

عدم قطعیت محدوده ای را نشان می دهد که نتایج اندازه گیری (UUC) واقعاً در آن قرار دارند. مکان تخمینی مقدار واقعی UUC که با فاصله اطمینان محدود می شود (معمولا @ 95٪، k = 2). برای اینکه نتیجه قابل قبول باشد، نتایج عدم قطعیت باید در محدوده رواداری باقی بماند.

 

رواداری خطای مجاز نتایج اندازه گیری را نشان می دهد و تفاوت بین UTL و LTL (UTL-LTL) است.

 

این ها پرکاربرد ترین اصطلاحاتی هستند که در مورد گزارش نتایج کالیبراسیون، درک و ایجاد یک روش کالیبراسیون یا صرفاً درک فرآیند کالیبراسیون صحبت می شود. درک آنها برای درک فرآیندی که ما انجام می دهیم بسیار مهم است.