Учебно-методический комплекс по учебной дисциплине Контроль и испытания продукции для направления специальности 1-54 01 01-01 Метрология, стандартизация и сертификация (машиностроение и приборостроение)

валидированных методов должны соответствовать потребностям заказчиков.

Валидация включает описание требований, определение характеристик методов, проверку того, что требования можно выполнить с помощью

данного метода, и заявление о достоверности.

По мере продолжения разработки метода требуется регулярно

проводить анализ для проверки того, что требования заказчика все еще выполняются. Любое изменение требований, которое влечет за собой внесение изменений в план разработки, следует утвердить и получить на это санкцию.

Валидация – это всегда равновесие между затратами, рисками

итехническими возможностями. Существует много случаев, когда диапазон

инеопределенность значений (например, точность, предел обнаружения,

избирательность, линейность, сходимость и/или воспроизводимость,

устойчивость, робастность и поперечная чувствительность) могут быть заданы упрощенно вследствие отсутствия информации.

Оценивание неопределенности измерений. Калибровочная или испытательная лаборатория, выполняющая калибровки для своих собственных потребностей, должна иметь и применять методику оценивания

неопределенности измерений для всех калибровок и видов калибровок.

Испытательные лаборатории должны иметь и применять методики оценивания неопределенности измерений. В некоторых случаях природа

метода испытаний может помешать выполнить строгий, метрологически и статистически достоверный расчет неопределенности измерений. В этих

случаях лаборатория должна, по крайней мере, попытаться выявить все

производила неправильного впечатления о неопределенности. Приемлемое оценивание должно быть основано на знании характеристик метода, на

452

области измерений, и в нем должны использоваться, например, предыдущий опыт работы и данные по валидации.

Степень строгости, необходимая при оценивании неопределенности измерений зависит от таких факторов:

●требования метода испытаний;

●требования заказчика;

●наличие узких (производственных) границ (допусков), на которых основываются решения о соответствии техническим условиям.

В тех случаях, когда широко признанный метод испытаний устанавливает пределы для значений основных источников неопределенности измерения и форму представления расчетных результатов,

считается, что лаборатория выполнила требования этого раздела, применив данный метод испытаний и выполнив инструкции по представлению отчета.

При оценивании неопределенности измерения должны учитываться с помощью принятых методов анализа все ее составляющие, которые являются существенными в данной ситуации.

Прослеживаемость измерений. Для калибровочных лабораторий должна быть разработана и реализована программа калибровки оборудования для гарантии того, что калибровки и измерения, выполняемые лабораторией, прослеживаются до Международной системы единиц (SI).

Свидетельство о калибровке, на котором стоит логотип органа аккредитации, выданное калибровочной лабораторией, аккредитованной по данному международному стандарту на проведение калибровки, о которой идет речь, является достаточным доказательством прослеживаемости данных калибровки, представлен в протоколе.

Прослеживаемость до единиц физических величин системы SI может быть достигнута путем ссылки на соответствующий первичный эталон или на естественную константу, значение которой, выраженное в соответствующей единице SI, известно и рекомендовано Генеральной

453

конференцией по мерам и весам (ГКМВ) и Международным комитетом мер

и весов (МКМВ).

Калибровочные лаборатории, которые имеют собственный первичный эталон или представление единиц SI на основе фундаментальных физических констант могут заявить о прослеживаемости до системы SI только после сличения этих эталонов, прямо или косвенно, с другими подобными

эталонами национального метрологического института.

Термин «заданные метрологические характеристики» означает, что из свидетельства о калибровке должно быть ясно, по каким характеристикам

было произведено сличение измерений: эти характеристики вносятся

в свидетельство о калибровке, или на них дается точно выраженная ссылка.

Когда в связи с прослеживаемостью используются термины

«Международный эталон» или «Национальный эталон», то предполагается,

что эти эталоны выполняют свойства первичных эталонов для воспроизведения единиц SI.

Необязательно, что прослеживаемость до национальных эталонов требует использования эталонов национального метрологического института страны, в котором расположена лаборатория.

Если калибровочная лаборатория желает или ей требуется получить прослеживаемость до эталонов национального метрологического института не своей страны, то эта лаборатория должна выбрать национальный метрологический институт, который активно участвует в деятельности МБМВ или непосредственно, или через региональные группы.

Непрерывная цепь калибровок или сличений может быть достигнута за несколько этапов, выполняемых различными лабораториями, которые могут продемонстрировать прослеживаемость.

Есть ряд калибровок, которые в настоящее время невозможно выполнить строго в единицах SI. В этих случаях калибровка должна обеспечить доверие к измерениям путем установления прослеживаемости до соответствующих эталонов, как например:

454

●применение стандартных образцов, предоставляемых компетентным поставщиком, чтобы получить достоверные физические или химические характеристики вещества;

●применение установленных методов и/или согласованных эталонов, которые четко описаны и по которым сошлись во мнениях все заинтересованные стороны.

По возможности требуется участие в подходящей программе межлабораторных сличений.

Калибровочная лаборатория устанавливает прослеживаемость своих эталонов и средств измерений до единиц SI посредством непрерывной цепи калибровок или сличений, устанавливающих их связь с соответствующими

эталон. Национальные эталоны могут быть первичными эталонами, которые являются первичными воспроизведениями единиц или согласованными представлениями единиц SI на основе фундаментальных физических констант, или они могут быть вторичными эталонами, которые являются эталонами, калиброванными другим национальным метрологическим институтом. Когда прибегают к услугам по калибровке, предоставляемым внешними организациями, то прослеживаемость измерения должна быть обеспечена посредством услуг по калибровке, предоставляемых теми лабораториями, которые могут продемонстрировать компетентность,

результаты измерений, в том числе неопределенность измерений и/или заявление о соответствии заданным метрологическим характеристикам.

Лаборатория должна разработать программу и методику калибровки своих исходных эталонов. Исходные эталоны должен калибровать орган,

который может обеспечить прослеживаемость. Такие исходные эталоны,

которыми располагает лаборатория, должны использоваться только для

455

калибровки и ни для каких других целей, если невозможно продемонстрировать, что их функционирование в качестве исходных эталонов было бы обоснованным. Исходные эталоны должны калиброваться до и после любой регулировки.

Образцовые вещества, где это возможно, должны быть прослеживаемы до единиц физических величин системы SI или до стандартных образцов,

должны проверяться собственные образцовые вещества лаборатории,

насколько это технически и экономически осуществимо.

Проверки, необходимые для поддержания доверия к статусу калибровки исходных, первичных эталонов эталонов сравнения или рабочих эталонов и образцовых веществ должны проводиться в соответствии с установленными методиками и графиками.

5.4Обеспечение доверия к результатам испытаний

5.4.1Основные подходы к оцениванию точности результатов

иметодов измерений (испытаний)

Модельный подход. Каждое предприятие как потенциальный или реальный экспортер, выходя на внешние рынки, вынуждено принимать правила той страны или региона, чью границу пересекает продукция.

Поэтому аккредитованным испытательным и калибровочным лабораториям для подтверждения своей технической компетентности следует

придерживаться существующих подходов современной метрологии,

а именно согласно требованиями СТБ ИСО/МЭК 17025 иметь методики

оценивания неопределенности и отчеты о неопределенности результатов

измерений, испытаний, калибровок. «Оценивание неопределенности не является ни рутинной работой, ни чисто математической, это процесс,

зависящий от профессионального мастерства и практического опыта тех, кто

и обосновании методики обработки результатов измерений, но одновременно повышает и степень ответственности метролога за свой выбор. Анализ данных опубликованных документов показал, что подходы к оцениванию

в Руководстве и рассмотренный в данной статье, подразумевает составление

модельного уравнения и вычисление результата измерения (выходной величины) и его неопределенности через значения и неопределенности

входных величин. В зависимости от применяемого способа комбинирования

составляющих в основе реализации модельного подхода может

использоваться закон распространения неопределенности или закон распространения распределений (рис. 5.2). Закон распространения

неопределенности используется в базовой процедуре Руководства и тождественен принципу суммирования дисперсий и ковариаций.

Математически этот подход следует из аппроксимации модельного уравнения членами ряда Тейлора первого порядка и имеет вытекающие отсюда недостатки: применение такого подхода при существенно

нелинейной зависимости дает смещенную оценку результата измерений

и не вполне достоверную оценку суммарной стандартной неопределенности.

Результат измерения является только аппроксимацией или оценкой значения измеряемой величины и, таким образом, будет полным, когда сопровождается значением неопределенности. Поскольку все величины априори имеют вероятностно-статистическую природу, нет принципиальных

визмерениях:

1)описание измерения и составление его модели;

2)анализ входных величин и их неопределенностей;

3)анализ корреляций;

4)расчет суммарной стандартной неопределенности;

5)составление бюджета неопределенности;

6)расчет значения выходной величины;

7)расчет расширенной неопределенности;

8)представление конечного результата измерения.

Приведенные в соответствие процедуры двух подходов приведены на рис. 5.1. Рассмотренные поправки обусловлены источниками, необязательно являющимися независимыми, некоторые из них могут вносить вклад друг в друга. Важно знать и учитывать физический принцип измерения (вплоть до полного устройства средства измерения) и всю цепь преобразований измеряемой величины в контексте «Причина – влияние – следствие».

Функцию модели можно определить экспериментально или она может существовать в виде алгоритма, компьютерной программы или их комбинации. Процесс моделирования может быть бесконечным, но всегда нужно находить баланс между тщательностью составления модели,

необходимой точностью и затратами ресурсов.

459

результата измерения — модель математических ожиданий и модель рассеяния. Для косвенного измерения модель математических ожиданий (1)

разлагается на модели математических ожиданий прямых измерений (2).

Модели рассеяния — это модели промежуточных неопределенностей и суммарной стандартной неопределенности, которые будут рассмотрены далее.

Рис. 5.3. Диаграмма «Причина-следствие» с источниками неопределенности

Оценивание стандартной неопределенности по типу А может основываться на любых обоснованных методах статистической

обработкиданных, таких как:

●расчет стандартного отклонения и среднего значения на основании серии наблюдений;

●использование метода наименьших квадратов для подбора кривой к данным (например, градуировочной кривой) и последующего расчета соответствующих оценок параметров градуировочной функции и их стандартных отклонений;

чтобы эти эффекты могли быть правильно приняты во внимание при оценивании неопределенности измеряемой величины и др.

Наилучшей доступной оценкой математического ожидания или ожидаемого значения μx величины X, изменяющейся случайным образом, для

460

которой были получены n независимых наблюдений xi при одинаковых условиях измерения, является среднее арифметическое или среднее значение x из nнаблюдений:

используется как входная оценка хi в уравнении (5.2) для определения результата измерения, т.е. хi х .

Случайные составляющие неопределенности предположительно

возникают из непредсказуемых или стохастических временных или пространственных изменений влияющих величин. Эффекты таких изменений

(случайные эффекты) вызывают изменения измеряемой величины при повторных наблюдениях, что следует из формулы для отклонения среднего значения измеряемой величины:

где u(x) – стандартная неопределенность входной величины x,

рассчитываемая из выражения:

арифметического или усредненного значения рядов наблюдений и(x) является мерой неопределенности среднего значения, обусловленной случайными эффектами.

Оценивание неопределенности по типу Восновывается на базе научного суждения, основанного на всей доступной информации

овозможной изменчивости Хi. Фонд информации может включать [2]:

●данные предварительных измерений;