Поиск по сайту:
Главная страница » Каталог статей » Статьи о погрешности » Сулаберидзе В.Ш., "Проблема погрешности и неопределенности измерения"

Проблема погрешности и неопределенности измерения




Сулаберидзе В.Ш.

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрены проблемы, связанные с введением международными нормативными документами понятия «неопределенность измерения», его место в метрологической практике и связь с понятием «погрешность измерения». Указано на несоответствия, встречающиеся в Руководстве по выражению неопределенности измерения, выпущенном под эгидой ИСО. Даны рекомендации по определению границ применимости обоих понятий, целесообразности их использования в разных случаях измерений, а также даны пояснения по применению и изложению материала в учебных дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация».

Sulaberidze V.SH.

The problem of the uncertainty and arror of the measurement

ABSTRACT

In article are considered problems, connected with introduction in International normative documents the concept of “uncertainty of the measurement”, is discussed its place in metrological practice and relationship with the concept of “error of the measurement”. It is specified on discrepancies in “Guide to the expression of uncertainty in measurement”, released by ISO. Recommendations are given on determination of applications both concepts, their use in different events of the measurements, as well as are given explanations on their using and interpretation in discipline “Metrology, standardization and certification”.

Введение

Обще профессиональная дисциплина «Метрология, стандартизация и сертификация» является Федеральным компонентом в Государственных образовательных стандартах (ГОС) практически всех технических специальностей. И сама дисциплина, и ее описания в ГОС в значительной мере устарели. Объясняется это радикальными изменениями, произошедшими в области стандартизации и оценки соответствия в Российской Федерации за последние годы. Главной причиной этих изменений явилось принятие и введение в действие Федерального закона «О техническом регулировании» от 27.12.2002 года № 184-ФЗ (в редакции Федеральных законов от 09.05.2005 № 45-ФЗ, от 01.05.2007 № 65-ФЗ, от 01.12.2007 № 309-ФЗ, от18.07.2009 № 189-ФЗ).

В части дисциплины, относящейся к метрологии, изменения также весьма существенны:

- введен в действие новый Федеральный закон «Об обеспечении единства измерений» от 26.06.2008 года № 102-ФЗ;

- все шире в практику метрологических работ внедряются нормативные документы (НД), в которых результаты измерений описываются в концепции «неопределенности», а не «погрешности» измерений.

Именно последнее из перечисленных нововведений и является наиболее сложной проблемой, в том числе и с точки зрения ее преподавания. В действующих отечественных и международных НД описаны подходы, основанные как на неопределенности, так и на погрешности измерений. Отечественные метрологи не пришли к единому пониманию и согласованному применению двух этих понятий. Это, в частности, находит отражение в некоторой несогласованности вновь внедряемых в РФ стандартов. Кроме того, в настоящее время издается учебная литература, вводящая в заблуждение читателей неверным толкованием неопределенности измерения. Встречаются даже приблизительно такие «откровения»: погрешность, дескать, устарела и не соответствует требованиям современной науки и технологий, а вот неопределенность – качественно новое понятие, открывающее возможности по невиданному развитию измерений в науке, промышленности и торговле. Допускать подобные глупости в учебной литературе никак нельзя!

Увы, но неоднозначное понимание неопределенности измерений будет сохраняться еще некоторое время, возможно даже весьма продолжительное. Именно поэтому необходимо внимательное изучение сходства и различий двух упомянутых подходов к оцениванию и представлению результата измерения. Этому и посвящена настоящая статья.

1. История вопроса

В 1977 году Международный Комитет Мер и Весов (МКМВ) обратился к Международному Бюро Мер и Весов (МБМВ) с просьбой рассмотреть совместно с Национальными Метрологическими Лабораториями (НМЛ) проблему разработки общего для применения в международном масштабе метода (методики) выражения неопределенностей измерения (expression of experimental uncertainties). МБМВ подготовило подробную анкету по этой проблеме и разослало ее в 32 НМЛ. На анкету были получены ответы из 21 НМЛ. Признавая, в общем, актуальность разработки общепринятой методики оценки и выражения неопределенности (полной, общей или суммарной) измерения, НМЛ, тем не менее, не достигли консенсуса. А в подобных случаях, между прочим, достижение консенсуса всех заинтересованных сторон – важнейшее условие принятия распространяющегося на эти стороны документа. На организованной МБМВ встрече присутствовали представители 11 НМЛ. Была образована рабочая группа, которая подготовила Рекомендации по выражению неопределенности измерения – INC-1:1980. В дальнейшем МКМВ на основе этой Рекомендации дважды, на 70-й и 75-й сессиях, принял по этой проблеме собственные Рекомендации: IC – 1981 и IC – 1986.

В последующем МКМВ передал задачу разработки подробного Руководства по выражению неопределенности измерений  Международной организации по стандартизации ИСО, как организации, имеющей большой опыт разработки и внедрения документов в интересах международной промышленности и торговли. Ответственность за работу была возложена на Техническую консультативную группу ИСО – TAG 4, в работе которой принимали участие несколько международных организаций, таких как Международная Электротехническая Комиссия (МЭК), Международная Организация Законодательной Метрологии (МОЗМ), и др. TAG 4, в свою очередь, учредил рабочую группу WG 3, состоящую из экспертов всех упомянутых международных организаций, включая МБМВ. Перед этой группой была поставлена задача «разработать руководящий документ, базирующийся на Рекомендациях Рабочей группы МБМВ по составлению отчета о неопределенностях, который давал бы правила выражения неопределенности измерения и использовался бы службами стандартизации, калибровки, аккредитации лабораторий и метрологии» (цитата из [1]). Поставленная задача была выполнена (насколько успешно – это второй вопрос) и свет увидело Руководство по выражению неопределенности измерения (GUM 1993), поддержанное и одобренное семью международными организациями, включая такие авторитетные, как МБМВ, ИСО, МЭК, МОЗМ. В последующих редакциях Руководства в 1995 и 2008 годах все упомянутые организации поставили на его титульном листе свои логотипы [2], обозначив тем самым свое официальное одобрение и собственные претензии на авторское право в отношении этого документа. В дальнейшем изложении, ссылаясь на этот документ, будем именовать его сокращенно – Руководство.

2. Цели разработки и области применения Руководства

Согласно GUM 1993 Руководство разрабатывалось в целях:

  • обеспечить полную информацию о том, как составить отчеты о неопределенностях;
  • предоставить основу для международного сличения результатов измерения.

Имеет смысл процитировать некоторые из многократно повторяющихся по тексту Руководства фраз относительно целей и областей его применения (табл. 1).

 Таблица 1. Декларируемые цели Руководства

№ пЦитатаКомментарий
0.1 …необходимо наличие простой в применении, понятной и общепризнанной методики для характеристики качества результата измерения, т.е. для оценки и выражения его неопределенности. Процедура  должна быть простой,   а   неопределенность характеризует качество результата измерения.
0.3 …единство в оценке и выражении неопределенности измерения обеспечило бы должное понимание и правильное использования широкого спектра результатов измерений в науке, технике, торговле, промышленности и регулирующих актах. В эру глобального  рынка  настоятельно  необходимо, чтобы  метод  для оценки  и  выражения  неопределенности  был единым  во  всем мире  так,  чтобы  измерения, проводимые  в  разных  странах, можно было легко сличать. Процедура должна облегчить сличение результатов измерений, производимых во всем мире.
1.1 …принципы данного Руководства предназначены для использования  в широком  спектре  измерений,  включая  те,  которые требуются для:
  • …контроля качества и обеспечения качества в процессе производства;
  • согласованности … законов и регулирующих актов;
  • проведения фундаментальных и прикладных исследований и разработок в науке и технике;
Это  значительное расширение первоначальной цели метода выражения неопределенности  и собственно Руководства.
1.3 Руководство также применяется для оценивания и выражения неопределенности,  связанной  с  концептуальным  расчетом  и теоретическим анализом экспериментов, методов измерения…
1.4 …в нем (в Руководстве) не обсуждается вопрос о том, как неопределенность конкретного результата измерения …может быть использована …чтобы сделать выводы о совместимости этого результата с другими аналогичными …для установления пределов на допуск в технологическом процессе… Это противоречит п. 1.1.
1.4 Примечание Могут встречаться ситуации, в которых концепция неопределенности измерения не полностью применима, например, когда точность метода испытаний определена. Здесь  идет  ссылка  на  ISO 5725:1986. В РФ введены стандарты серии ГОСТ Р ИСО 5725. О них мы поговорим позже.
А.2 Международный комитет мер и весов …рекомендует …чтобы МБМВ предприняло все усилия для применения принципов, заложенных в этих предложениях, к международным сличениям, которые будут проводиться при его содействии в будущем См. комментарий к п. 0.3.

Как видно из таблицы, даже в самом Руководстве изложены противоречивые цели его создания. Причем, просматривается желание расширить первоначальные цели и области применения Руководства. Оправдано ли это, в какой мере обосновано и целесообразно, обсудим в последующих разделах.

3. Внутренние несоответствия Руководства

Руководство, наряду с Рекомендацией МБМВ 1980 года, является первоисточником, в котором описана концепция неопределенности и даны рекомендации по ее применению на практике. Именно поэтому для понимания исходных положений концепции желательно внимательно изучить и проанализировать текст Руководства. Сразу следует сказать, что Руководство производит неоднозначное впечатление, как в своих концептуальных, так и в прикладных и практических разделах. В нем в изобилии встречаются: внутренние противоречия и несоответствия, умозрительные рассуждения, слабо увязывающиеся с представлениями о научном подходе, банальности и другие «качества», ставящие под сомнение проработанность этого документа, претендующего на статус концепции, и даже, что уж совсем нескромно, на статус теории. При чтении Руководства возникает ощущение, что его различные разделы написаны разными авторами, которым по какойто причине не удалось полностью согласовать свои тексты. Основные «достижения» указанного выше плана выписаны и прокомментированы в табл. А.1. Чтобы не усложнять чтение статьи, таблица помещена в конце, в виде приложения А.

Цитаты в табл. А.1 иллюстрируют уровень имеющихся в Руководстве обоснований и «рассуждений», читая которые поневоле сравниваешь авторов этого труда с виртуозом безупречных логических выводов Г.В. Плехановым, написавшим как-то, правда, про других авторов, фразу: «подобного рода объяснения ровно ничего не объясняют».

Страница 1 из 4 Следующая

Добавить комментарий


Главная страница » Каталог статей » Статьи о погрешности » Сулаберидзе В.Ш., "Проблема погрешности и неопределенности измерения"