Точність методів і результатів вимірів

Слово «метод» у Стандарті 5725 охоплює і власне метод вимірювань і методику їх виконання і має трактуватися в тому чи іншому сенсі (або в обох сенсах) в залежності від контексту. Оскільки Стандарт 5725 вказує, яким чином можна забезпечити необхідну точність вимірювання, в принципі стає можливим порівнювати за точністю різні методи вимірювань, методики їх виконання, організації (лабораторії) і персонал (операторів), які здійснюють вимірювання.

Поява Стандарту 5725 викликано зростанням ролі ринкових стимулів до якісного виконання вимірювань і є відповіддю на такі гострі питання, як: що таке якість вимірювань і як його вимірювати; чи можна визначити, наскільки при вимірюванні тієї чи іншої величини один метод (методика) досконаліше іншого або одна випробувальна організація краща за іншу; в якій мірі слід довіряти виміряним і зафіксованим значенням; і т.п.

У вітчизняній метрології похибка результатів вимірювань, як правило, визначається порівнянням результату вимірювань з істинним або дійсним значенням вимірюваної величини.

Істинне значення - значення, яке ідеальним чином характеризує в якісному і кількісному відношенні відповідну величину.

Справжнє значення - значення величини, отримане експериментальним шляхом і настільки близьке до істинного значення, що в поставленої вимірювальної задачі може бути використано замість нього.

В умовах відсутності необхідних еталонів, що забезпечують відтворення, зберігання і передачу відповідних значень величин, необхідних для визначення похибки (точності) результатів вимірювань, у вітчизняній та міжнародній практиці за дійсне значення найчастіше приймають загальну середню значення (математичне очікування) заданої сукупності результатів вимірів, що виражається в окремих випадках в умовних одиницях. Ця ситуація і відображена в терміні «прийняте опорне значення» і рекомендується для використання у вітчизняній практиці.

Поняття прийнятого опорного значення є більш універсальним, ніж поняття «дійсне значення». Воно визначається не тільки як умовно істинне значення вимірюваної величини через теоретичні константи і (або) еталони, а й (в їх відсутності) як її середнє значення по великому числу попередньо виконаних вимірювань в представницькому безлічі лабораторій. Таким чином, прийнятим опорним значенням може бути як еталонне, так і середнє значення вимірюваної характеристики.

Точність - ступінь близькості результату вимірювань до прийнятого опорного значенням.

В рамках забезпечення єдності вимірювань вводиться термін «правильність» - ступінь близькості до прийнятого опорного значенням середнього значення серії результатів вимірювань. Показником правильності зазвичай є значення систематичної похибки.

Перш термін «точність» поширювався лише на одну складову, іменовану тепер правильністю. Однак стало очевидним, що він висловлює сумарне відхилення результату від еталонного (опорного) значення, викликане як випадковими, так і систематичними причинами.

Прецизійність - ступінь близькості один до одного незалежних результатів вимірювань, отриманих в конкретних регламентованих умовах. Незалежні результати вимірювань (або випробувань) - результати, отримані способом, на який не впливає ніякої попередній результат, отриманий при випробуваннях того ж самого або подібного об'єкта.

Необхідність розгляду «прецизійності» виникає через те, що вимірювання, що виконуються на імовірно ідентичних матеріалах при імовірно ідентичних обставинах, не дають, як правило, ідентичних результатів. Це пояснюється неминучими випадковими похибками, властивими кожній вимірювальної процедури, а фактори, що впливають на результат вимірювання, не піддаються повному контролю.

Прецизійність залежить тільки від випадкових похибок і не має відношення до істинного або встановленого значення вимірюваної величини. Міру прецизійності зазвичай висловлюють в термінах неточності і обчислюють як стандартне відхилення результатів вимірювань. Менша прецизійність відповідає більшому стандартному відхиленню. Кількісні значення заходів прецизійності істотно залежать від регламентованих умов. Крайніми випадками таких умов є умови повторюваності і умови відтворюваності.

Повторюваність - прецизійність в умовах повторюваності. У вітчизняних НД поряд з терміном «повторюваність» використовують термін «збіжність».

Умови повторюваності (збіжності) - умови, при яких незалежні результати вимірювань (або випробувань) виходять одним і тим же методом на ідентичних об'єктах випробувань, в одній і тій же лабораторії, одним і тим же оператором, з використанням одного і того ж обладнання, в межах короткого проміжку часу. Як заходи повторюваності (а також відтворюваності) в Стандарті 5725 використовуються стандартні відхилення.

Стандартне (середньоквадратичне) відхилення повторюваності (збіжності) - це стандартне (середньоквадратичне) відхилення результатів вимірювань (або випробувань), отриманих в умовах повторюваності (збіжності). Ця норма є мірою розсіювання результатів вимірювань в умовах повторюваності.

У Стандарті 5725 для крайніх умов вимірювань введені показники властивостей повторюваності і відтворюваності меж.

Межа повторюваності (збіжності) - значення, яке з довірчою ймовірністю 95% не перевищує абсолютною величиною різниці між результатами двох вимірювань (або випробувань), отриманими в умовах повторюваності (збіжності).

Відтворюваність - прецизійність в умовах відтворюваності.

Умови відтворюваності - це умови, при яких результати вимірювань (або випробувань) отримують одним і тим же методом, на ідентичних об'єктах випробувань, в різних лабораторіях, різними операторами, з використанням різного обладнання.

Стандартні (среднеквадратические) відхилення відтворюваності - стандартні (среднеквадратические) відхилення результатів вимірювань (випробувань), отриманих в умовах відтворюваності. Ця норма є мірою розсіювання результатів вимірювань (або випробувань) в умовах відтворюваності.

Межа відтворюваності - значення, яке з довірчою ймовірністю 95% не перевищує абсолютною величиною різниці між результатами вимірювань (або випробувань), отриманими в умовах відтворюваності.

Для практики вимірювань важливий термін «викид». Викид - елемент сукупності значень, який несумісний з іншими елементами даної сукупності.

У Стандарті 5725 встановлені правила подання в стандартах на методи випробувань стандартних відхилень повторюваності і відтворюваності, меж повторюваності і відтворюваності, систематичної похибки методу. Значення систематичної похибки завжди подається разом з описом прийнятого опорного значення, щодо якого воно визначалося. Значення стандартних відхилень повторюваності і відтворюваності представляються із зазначенням умов експерименту, в результаті якого вони були отримані (число що беруть участь лабораторій, контрольовані значення вимірюваної величини в діапазоні вимірювання методу, наявність викидів в даних окремих лабораторій).

Відповідно до затвердженого Порядку введення в дію описуваного ГОСТ Р його положення вводяться в дію при розробці нових і (або) перегляд діючих методик виконання вимірювань (МВВ).

Створення системи контролю точності результатів вимірювань у відповідності зі Стандартом 5725 і міжнародних стандартів дозволить нашій країні уникнути збитків у зовнішній торгівлі.