مثالهای محاسبه عدم قطعیت در آزمایشگاه الکتریکال ISO 17025
مشاوره پیاده سازی استانداردISO 17025:2017
راهنمای ارزیابی و بیان عدم قطعیت اندازهگیری در آزمایشگاه
بر اساس راهنمای SAC-SINGLAS (EL 001) و الزامات استاندارد بینالمللی ISO/IEC 17025
مقدمه
ارزیابی و بیان صحیح عدم قطعیت اندازهگیری یکی از الزامات اساسی استاندارد ایزو 17025 برای آزمایشگاههای معتبر است. این راهنما بر اساس سند EL 001 شورای اعتباربندی سنگاپور (SAC) تهیه شده و مفاهیم پایه، روشهای ارزیابی و مثالهای عملی برای محاسبه عدم قطعیت در اندازهگیریهای الکتریکی را ارائه میدهد. درک صحیح این مفاهیم برای هر مشاور ایزو 17025 و مدیر آزمایشگاه ضروری است.
نکته کلیدی: طبق الزامات ایزو 17025، آزمایشگاه باید روشهای مناسبی برای ارزیابی عدم قطعیت اندازهگیری داشته باشد و در گزارشهای آزمون، وقتی که مرتبط باشد، عدم قطعیت اندازهگیری را بیان کند.
اصول پایه عدم قطعیت اندازهگیری
عدم قطعیت اندازهگیری پارامتری است که پراکندگی مقادیری را که میتوان به درستی به یک کمیت اندازهگیری شده نسبت داد، مشخص میکند. این مفهوم بر دو پایه اصلی استوار است:
ارزیابی عدم قطعیت با روش تحلیل آماری از طریق مشاهدات تکراری. در این روش از دادههای تجربی برای تخمین واریانس استفاده میشود.
ارزیابی عدم قطعیت با روشهایی غیر از تحلیل آماری. این ارزیابی بر اساس اطلاعاتی مانند مشخصات فنی دستگاه، گواهیهای کالیبراسیون، تجربه قبلی و غیره انجام میشود.
مثال ۱: اندازهگیری مقاومت الکتریکی
یک میلیاهممتر برای اندازهگیری مقاومت یک مقاومت شنت جریان استفاده میشود. در محدوده انتخاب شده دستگاه برای اندازهگیری، گواهی کالیبراسیون عدم قطعیتی معادل ±۰.۲ میلیاهم در سطح اطمینان ۹۵٪ را نشان میدهد. تأثیرات دمای اتاق و رطوبت بر اندازهگیری ناچیز است.
دادههای اندازهگیری:
قرائتها (میلیاهم): ۹.۴, ۹.۱, ۹.۴, ۹.۸, ۹.۷, ۹.۴, ۹.۸, ۹.۷, ۹.۴, ۹.۴
مدل فرآیند اندازهگیری
مقاومت اندازهگیری شده توسط رابطه زیر داده میشود:
که در آن \( R_{rdg} \) مقدار قرائت شده توسط دستگاه و \( \Delta R_m \) عدم قطعیت دستگاه است.
معادله عدم قطعیت
محاسبه اجزای عدم قطعیت
ارزیابی نوع A:
میانگین: \( \overline{R} = 9.51 \, \text{m}\Omega \)
انحراف معیار: \( s(R) = 0.522 \, \text{m}\Omega \)
عدم قطعیت استاندارد: \( u(R_{rdg}) = 0.165 \, \text{m}\Omega \)، درجات آزادی: \( \nu = 9 \)
ارزیابی نوع B:
عدم قطعیت کالیبراسیون: ±۰.۲ میلیاهم با سطح اطمینان ۹۵٪ (\( k = 1.96 \))
عدم قطعیت استاندارد: \( u(\Delta R_m) = 0.102 \, \text{m}\Omega \)، درجات آزادی: \( \nu = \infty \)
جدول بودجه عدم قطعیت
| منبع عدم قطعیت | نوع | مقدار (mΩ) | توزیع احتمالات | ui (mΩ) | ci |
|---|---|---|---|---|---|
| تکرارپذیری | A | 0.165 | - | 0.165 | 1 |
| کالیبراسیون دستگاه | B | 0.200 | نرمال | 0.102 | 1 |
عدم قطعیت استاندارد ترکیبی
درجات آزادی مؤثر
عدم قطعیت گسترش یافته
برای \( \nu_{\text{eff}} = 17 \)، ضریب پوشش \( k_p = 2.11 \) در سطح اطمینان ۹۵٪
گزارش نتیجه
مقاومت اندازهگیری شده مقاومت شنت جریان ۹.۵۱ میلیاهم است. عدم قطعیت گسترش یافته ±۰.۴۰۹ میلیاهم با ضریب پوشش ۲.۱۱ و سطح اطمینان ۹۵٪ میباشد.
مثال ۲: اندازهگیری دما
یک دماسنج دیجیتال با ترموکوپل نوع K برای اندازهگیری دمای داخل یک محفظه دمایی استفاده میشود. کنترلر دمای محفظه روی ۴۰۰ درجه سانتیگراد تنظیم شده است.
مشخصات دماسنج دیجیتال: دقت = ±۰.۶ درجه سانتیگراد
مشخصات ترموکوپل:
- تصحیح دمایی ترموکوپل در ۴۰۰ درجه سانتیگراد: \( 0.5 \pm 1.0 \, ^\circ\text{C} \) در سطح اطمینان ۹۵٪
- انحراف ناشی از غوطهوری: ±۰.۱ درجه سانتیگراد
- انحراف ناشی از رانش: ±۰.۲ درجه سانتیگراد
دادههای اندازهگیری (درجه سانتیگراد):
۴۰۰.۱, ۴۰۰.۰, ۴۰۰.۱, ۳۹۹.۹, ۳۹۹.۹, ۴۰۰.۰, ۴۰۰.۱, ۴۰۰.۲, ۴۰۰.۰, ۳۹۹.۹
مدل فرآیند اندازهگیری
معادله عدم قطعیت
محاسبه اجزای عدم قطعیت
ارزیابی نوع A:
میانگین: \( \overline{T} = 400.02 \, ^\circ\text{C} \)
انحراف معیار: \( s(T) = 0.103 \, ^\circ\text{C} \)
عدم قطعیت استاندارد: \( u(t_{rdg}) = 0.033 \, ^\circ\text{C} \)، درجات آزادی: \( \nu = 9 \)
ارزیابی نوع B:
۱. دماسنج دیجیتال (توزیع مستطیلی): \( u(\Delta t_m) = 0.346 \, ^\circ\text{C} \)
۲. تصحیح ترموکوپل (توزیع نرمال، k=1.96): \( u(\Delta t_c) = 0.510 \, ^\circ\text{C} \)
۳. غوطهوری (توزیع مستطیلی): \( u(\Delta t_{imm}) = 0.058 \, ^\circ\text{C} \)
۴. رانش (توزیع مستطیلی): \( u(\Delta t_{drift}) = 0.115 \, ^\circ\text{C} \)
عدم قطعیت استاندارد ترکیبی
درجات آزادی مؤثر
عدم قطعیت گسترش یافته
برای \( \nu_{\text{eff}} = \infty \)، ضریب پوشش \( k_p = 1.96 \) در سطح اطمینان ۹۵٪
گزارش نتیجه
با اعمال تصحیح ۰.۵ درجه سانتیگراد:
دمای اندازهگیری شده محفظه ۴۰۰.۵۲ درجه سانتیگراد است. عدم قطعیت گسترش یافته ±۱.۲۳۵ درجه سانتیگراد با ضریب پوشش ۱.۹۶ و سطح اطمینان ۹۵٪ میباشد.
مثال ۳: اندازهگیری جریان الکتریکی
جریان ۱۰ آمپر با استفاده از یک شنت جریان و یک ولتمتر اندازهگیری میشود.
مشخصات شنت جریان:
- گواهی کالیبراسیون: \( R = 0.010088 \, \Omega \) در ۱۰ آمپر (۲۳ درجه سانتیگراد)
- عدم قطعیت گسترش یافته: ±۰.۰۸٪ در سطح اطمینان ۹۵٪
- ضریب دمایی بین ۱۵ تا ۳۰ درجه سانتیگراد: ۶۰ ppm/K
مشخصات ولتمتر دیجیتال (محدوده ۲۰۰ mV):
عدم قطعیت: ±(۰.۰۳٪ قرائت + ۲ رقم)
دمای اتاق: \( 23 \pm 5 \, ^\circ\text{C} \)
دادههای اندازهگیری ولتاژ (mV):
۱۰۰.۶۸, ۱۰۰.۸۳, ۱۰۰.۷۹, ۱۰۰.۶۴, ۱۰۰.۶۳, ۱۰۰.۹۴, ۱۰۰.۶۰, ۱۰۰.۶۸, ۱۰۰.۷۶, ۱۰۰.۶۵
مدل فرآیند اندازهگیری
ضرایب حساسیت
محاسبه اجزای عدم قطعیت
ارزیابی نوع A (تکرارپذیری ولتمتر):
میانگین: \( \overline{V} = 100.72 \, \text{mV} \)
عدم قطعیت استاندارد: \( u_1(V) = 0.0340 \, \text{mV} \)، درجات آزادی: \( \nu_1 = 9 \)
ارزیابی نوع B:
۱. تفکیکپذیری ولتمتر (توزیع مستطیلی): \( u_2(V) = 0.0290 \, \text{mV} \)
۲. مقاومت شنت کالیبره شده (توزیع نرمال، k=1.96): \( u_3(R) = 4.12 \times 10^{-6} \, \Omega \)
۳. اثر دمایی شنت (توزیع مستطیلی): \( u_4(R) = 1.75 \times 10^{-6} \, \Omega \)
عدم قطعیت استاندارد ترکیبی
درجات آزادی مؤثر
عدم قطعیت گسترش یافته
برای \( \nu_{\text{eff}} > 100 \)، ضریب پوشش \( k_p = 1.96 \) در سطح اطمینان ۹۵٪
گزارش نتیجه
جریان محاسبه شده:
جریان اندازهگیری شده ۹.۹۸۴ آمپر است. عدم قطعیت گسترش یافته ±۰.۰۱۲ آمپر با ضریب پوشش ۱.۹۶ و سطح اطمینان ۹۵٪ میباشد.
پیادهسازی صحیح الزامات ارزیابی عدم قطعیت اندازهگیری مطابق با استاندارد ایزو 17025 نیازمند تخصص و تجربه عملی است. ما به عنوان مشاور ایزو 17025 در خدمت آزمایشگاهها هستیم تا در این مسیر پیچیده همراه شما باشیم.
تماس با ما
برای دریافت مشاوره تخصصی در زمینه اجرای استاندارد ISO/IEC 17025 و ارزیابی عدم قطعیت اندازهگیری در آزمایشگاه خود، با شماره زیر تماس بگیرید:
حسین زینل - مشاور ایزو 17025
همکاران ما از ساعت ۸:۳۰ تا ۱۶:۳۰ روزهای شنبه تا پنجشنبه آماده پاسخگویی به سؤالات شما هستند.
دیدگاهتان را بنویسید