وقتی یک بازرس کیفیت شفت را با سختی سنج قابل حمل لیب اندازه گیری می کند و 640 HL می گیرد، در حالی که مشخصات فرآیند به 15±630 HL نیاز دارد، آیا نتیجه قابل قبول است؟ اگر عدم قطعیت اندازه گیری فقط 3 ± HL باشد، پاسخ مثبت است. اگر عدم قطعیت به 8± HL برسد، نتیجه را نمی توان مستقیماً قضاوت کرد. این تأثیر واقعی عدم قطعیت در یک اندازه گیری است. این یک مفهوم نظری نیست که فقط در آزمایشگاههای اندازهشناسی مهم باشد. این یک پارامتر اساسی است که هر مهندس، بازرس و مدیر کیفیت باید آن را درک کند.
عدم قطعیت در اندازه گیری چیست؟
عدم قطعیت اندازه گیری پارامتری است که پراکندگی نتایج اندازه گیری را مشخص می کند. بازه زمانی را که مقدار اندازه گیری شده به طور منطقی در آن قرار دارد را مشخص می کند. کمیته مشترک راهنماها در اندازهشناسی (JCGM) آن را در GUM به عنوان پارامتری مرتبط با نتیجه اندازهگیری تعریف میکند که پراکندگی مقادیری را که میتوان به طور منطقی به اندازهگیری نسبت داد، مشخص میکند.
در عمل، یک نتیجه اندازه گیری کامل باید به صورت مقدار اندازه گیری شده ± عدم قطعیت بیان شود. بدون عدم قطعیت، یک اندازه گیری را نمی توان با الزامات تحمل یا با نتیجه دیگری از یک ابزار متفاوت مقایسه کرد. به عنوان مثال، هنگام خرید سختی سنج دیجیتال برینل، عدم قطعیت افزایش یافته ذکر شده در گواهی کالیبراسیون آن، گواه مستقیمی از قابلیت اندازه گیری تجهیزات است.
سختی سنج دیجیتال برینل صفحه لمسی HBS-3000ET با برجک دستی این سختی سنج دیجیتال برینل عملکرد صفحه لمسی و کنترل نیروی خودکار را ارائه می دهد و اندازه گیری های قابل اعتماد را تضمین می کند. گواهی کالیبراسیون آن عدم قطعیت گسترده ای را فراهم می کند و مستقیماً قابلیت اندازه گیری آن را برای کنترل کیفیت نشان می دهد. مشاهده محصول → عدم قطعیت اندازه گیری با خطای اندازه گیری یکسان نیست. خطا تفاوت بین مقدار اندازه گیری شده و مقدار واقعی است و مقدار واقعی معمولا ناشناخته است. عدم قطعیت فاصله ای است که پراکندگی نتیجه اندازه گیری را کمیت می کند. حتی پس از اصلاح اشتباهات سیستماتیک، عدم قطعیت همچنان وجود دارد. پس از کالیبره شدن سختی سنج، انحراف سیستماتیک اصلاح می شود، اما عدم قطعیت ایجاد شده توسط خود فرآیند کالیبراسیون باقی می ماند. به همین دلیل است که هر گواهی کالیبراسیون یک عدم قطعیت گسترده را فهرست می کند: به کاربر می گوید که نتیجه اندازه گیری تجهیزات واقعا چقدر قابل اعتماد است.
نوع A و نوع B عدم قطعیت: منابع مختلف، روش های مختلف
عدم قطعیت نوع A با استفاده از روش های آماری بر اساس اندازه گیری های مکرر ارزیابی می شود. عدم قطعیت نوع B بر اساس اطلاعات غیرآماری مانند گواهی های کالیبراسیون، مشخصات سازنده، داده های مرجع منتشر شده و شرایط محیطی است.
به عنوان مثال، در تست سختی ویکرز، پنج اندازه گیری از همان نمونه، 318، 322، 319، 321 و 318 HV را به دست می دهند. میانگین 319.6 HV و انحراف استاندارد تجربی 1.7 HV است. عدم قطعیت استاندارد میانگین 1.7 تقسیم بر جذر 5 است که برابر با 0.76 HV است. این ارزیابی نوع A است.
از سوی دیگر، گواهی کالیبراسیون ممکن است عدم قطعیت گسترش یافته 6 ± HV با ضریب پوشش k برابر با 2 را بیان کند. عدم قطعیت استاندارد 6 تقسیم بر 2 یا 3 HV است. این ارزیابی نوع B است.
برای محاسبه عدم قطعیت ترکیبی، اجزاء را با ریشه-مجموع-مربع ترکیب کنید. برای این مثال، عدم قطعیت ترکیبی u c برابر است با جذر 0.76 2 به علاوه 3 2 ، که تقریباً 3.1 HV است.
| روش ارزشیابی | نوع A | نوع B |
| منبع داده | اندازه گیری های مکرر | کالیبراسیون certificate, specifications, reference data |
| مبنای آماری | انحراف معیار میانگین | تقسیم بر ضریب پوشش k |
| مثال در تست سختی | پنج اندازه گیری: 318، 322، 319، 321، 318 HV | کالیبراسیون certificate: U=6 HV, k=2 |
| عدم قطعیت استاندارد | 0.76 HV | 3 HV |
عدم قطعیت اندازه گیری و کنترل کیفیت: تاثیر عملی
عدم قطعیت اندازه گیری مستقیماً بر تصمیمات مربوط به عدم موفقیت، استراتژی های کالیبراسیون و ممیزی مشتری تأثیر می گذارد.
هنگامی که یک نتیجه اندازه گیری به مرز تحمل نزدیک است، عدم قطعیت تعیین می کند که آیا نتیجه واقعا قابل قبول است یا خیر. سختی مورد نیاز 10±315 HV را در نظر بگیرید. مقدار اندازه گیری شده 320 HV با عدم قطعیت 5± HV احتمالا قابل قبول است. اما با عدم قطعیت ± 15 HV، بازرس نمی تواند بدون بررسی بیشتر تصمیم مطمئنی بگیرد.
استراتژی های کالیبراسیون نیز به عدم قطعیت بستگی دارد. عدم قطعیت اندازه گیری کوچکتر، فواصل کالیبراسیون طولانی تری را امکان پذیر می کند و زمان خرابی و هزینه های تعمیر و نگهداری را کاهش می دهد. عدم قطعیت بیشتر نیاز به کالیبراسیون مجدد بیشتری دارد.
در سیستم های ISO 9001 و ISO/IEC 17025، حسابرسان به نحوه ارزیابی و گزارش عدم قطعیت اندازه گیری آزمایشگاه ها توجه زیادی دارند. آزمایشگاهی که نمی تواند بودجه عدم قطعیت را نشان دهد ممکن است در ممیزی گواهینامه شکست بخورد حتی اگر به نظر برسد که تجهیزات به درستی کار می کنند. برای شرکت های تولیدی، درک عدم قطعیت نیز بهبود می یابد دقت تست مواد و به حل اختلافات با تامین کنندگان یا مشتریان کمک می کند. هنگامی که یک نتیجه آزمایش زیر سوال می رود، محاسبه عدم قطعیت شواهد عینی از کیفیت محصول ارائه می دهد.
نحوه محاسبه عدم قطعیت اندازه گیری: یک فرآیند گام به گام
ارزیابی عدم قطعیت اندازه گیری می تواند در هفت مرحله انجام شود. ریاضیات پیشرفته مورد نیاز نیست، اما درک واضح از فرآیند اندازه گیری ضروری است.
- اندازه گیری را تعریف کنید و مدل اندازه گیری را ایجاد کنید.
- همه منابع عدم قطعیت را که می توانند بر نتیجه تأثیر بگذارند، شناسایی کنید.
- هر جزء را با استفاده از روش های نوع A یا نوع B تعیین کمیت کنید.
- هر جزء را به یک عدم قطعیت استاندارد تبدیل کنید.
- تمام عدم قطعیت های استاندارد را با استفاده از روش ریشه مجموع مربع ترکیب کنید.
- عدم قطعیت ترکیبی را در یک ضریب پوشش ضرب کنید، معمولاً k برابر با 2 برای اطمینان تقریباً 95 درصد.
- نتیجه کامل شامل مقدار اندازه گیری، عدم قطعیت گسترش یافته و ضریب پوشش را گزارش دهید.
عدم قطعیت گسترش یافته با k=2 فرمت گزارش استاندارد مورد انتظار ISO/IEC 17025 و اکثر سیستم های مدیریت کیفیت است.
عدم قطعیت اندازه گیری در تست سختی و تجزیه و تحلیل مواد
در تست سختی و آنالیز متالوگرافی، عدم قطعیت عمدتاً از کالیبراسیون تجهیزات، آمادهسازی نمونه، تکنیک اپراتور و شرایط محیطی ناشی میشود.
تجهیزات خودکار و دیجیتال عدم قطعیت ناشی از اپراتور را کاهش می دهد. یک سختی سنج دیجیتالی برینل با صفحه لمسی به طور خودکار قطر فرورفتگی را می خواند و مقدار سختی را محاسبه می کند و تغییرات خواندن را از حدود 5 درصد به کمتر از 1 درصد کاهش می دهد. این به طور مستقیم مؤلفه نوع A عدم قطعیت را بهبود می بخشد.
سختی سنج دیجیتال چند منظوره HBRVS-187.5 برای برینل، راکول و ویکرز این سختی سنج دیجیتال با ترکیب روش های برینل، راکول و ویکرز در یک واحد، تفاوت های سیستماتیک ناشی از تغییرات تجهیزات را کاهش می دهد و برای مواد مختلف در محیط های آزمایشگاهی یا صنعتی مناسب است. مشاهده محصول → برای آزمایشگاه هایی که نیاز به جابجایی بین روش های برینل، راکول و ویکرز دارند، سختی سنج چند کاره تفاوت های سیستماتیک ناشی از تغییر تجهیزات را کاهش می دهد. برای نمونه های کوچک یا لایه های سخت شده با سطح، سختی سنج میکرو ویکرز با دقت بالاتر انتخاب مناسبی است. را روش های سختی سنجی که در این زمینه مورد بحث قرار گرفته است، همه نیازمند ارزیابی دقیق عدم قطعیت هستند.
سختی سنج دستی Micro-Vickers HV-1000Z با نمایشگر LCD این سختی سنج میکرو ویکرز نمونه های کوچک و لایه های سخت شده سطحی را با دقت بالا اندازه گیری می کند. دارای برجک خودکار و بازخوانی LCD است که برای ارزیابی های آزمایشگاهی که در آن عدم قطعیت باید کنترل شود، ایده آل است. مشاهده محصول → در تهیه نمونه متالوگرافی، عدم قطعیت نیز در حین برش، نصب و پرداخت وجود دارد. آماده سازی غیر یکنواخت می تواند باعث شود که میزان سختی خوانی حتی در یک نمونه چندین درصد متفاوت باشد. انتخاب مواد مصرفی متالوگرافی مناسب و پیروی از روش های استاندارد شده به اندازه انتخاب سختی سنج مناسب اهمیت دارد.
سوالات متداول
تفاوت بین عدم قطعیت اندازه گیری و خطای اندازه گیری چیست؟
خطای اندازه گیری تفاوت بین مقدار اندازه گیری شده و مقدار واقعی است. عدم قطعیت اندازه گیری پارامتری است که پراکندگی نتیجه اندازه گیری را کمی می کند. خطا یک مقدار واحد است. عدم قطعیت یک محدوده است.
عدم قطعیت منبسط شده با k برابر 2 به چه معناست؟
این بدان معنی است که فاصله تعریف شده توسط نتیجه اندازه گیری ± عدم قطعیت گسترش یافته دارای سطح اطمینان تقریباً 95 درصد است. اگر اندازه گیری را بارها تکرار کنید، حدود 95 درصد از نتایج در آن بازه زمانی قرار می گیرند.
چرا عدم قطعیت کالیبراسیون مهم است؟
عدم قطعیت کالیبراسیون به شما می گوید که استاندارد مرجع شما چقدر دقیق است. در اندازه گیری های خودتان منتشر می شود. گواهی کالیبراسیون با عدم قطعیت بالا به این معنی است که تجهیزات شما نمی توانند تلورانس های بسیار محدود را تأیید کنند.
چگونه می توانم عدم قطعیت اندازه گیری را کاهش دهم؟
از تجهیزات کالیبره شده استفاده کنید، شرایط محیطی را کنترل کنید، رویه های اپراتور را استاندارد کنید و تعداد اندازه گیری های مکرر را افزایش دهید. در آزمایش مواد، همچنین اطمینان حاصل کنید که آماده سازی نمونه سازگار است.
