‎تشير شهادة المعايرة وإعدادكم الخاص إلى رقمين مختلفين‎

‎عدم التأكد في قياس الأشعة فوق البنفسجية‎

‎تُبيّن صحائف بيانات مستشعرات الأشعة فوق البنفسجية ومقاييس الإشعاع فوق البنفسجية نسبة مئوية، تليها عادةً k = 2. تنشأ هذه القيمة من عملية المعايرة وتصف مدى دقة الجهاز في المختبر عند مصدر المعايرة. أما في موضع القياس الخاص بكم، فيكون عدم التأكد أكبر - وغالباً بشكل ملحوظ. توضّح هذه الصفحة من أين ينشأ هذا الاختلاف، وماذا يعني k = 2، وكيف تتجمّع المساهمات الفردية للوصول إلى رقم يمكن الدفاع عنه لمهمة القياس الخاصة بكم.‎

عدم يقين المعايرة ينطبق على حالة محدَّدة بدقّة: مصدر المعايرة الخاص بالمختبر، والنطاق الطيفي المُعايَر، ونطاق القياس المُعايَر، ودرجة حرارة الغرفة، ويوم إجراء المعايرة. وهو مذكور في شهادة المعايرة، ويمثّل أصغر عدم يقين سيكون عليه الجهاز على الإطلاق.

عدم يقين القياس هو الرقم الذي ينطبق على نتيجتكم الخاصة. وهو يتضمّن عدم يقين المعايرة بالإضافة إلى كل ما يُضاف لاحقاً: مصدر مختلف عن مصدر المعايرة، ودرجة حرارة مختلفة للمستشعر، والتقادم منذ إجراء المعايرة، والمسافة والمحاذاة بالنسبة إلى المصدر، وتشتّت القياس نفسه.

إنّ اعتماد الرقم الوارد في الشهادة كعدم يقين للقياس يؤدّي إلى التقليل من قيمته الفعلية. وبالنسبة إلى إصدار عملية إنتاجية، أو إثبات القدرة، أو دليل على المطابقة لمواصفة قياسية، يكون هذا الرقم غير صحيح.

القيمة المذكورة ليست عدم اليقين المعياري u بل عدم اليقين الموسّع U = k · u. يحدّد عامل التغطية k مدى الثقة في أن تقع القيمة الحقيقية ضمن الفترة المذكورة:

• k = 1 – مستوى ثقة يبلغ نحو 68 %
• k = 2 – مستوى ثقة يبلغ نحو 95 %؛ وهو القيمة المعتادة في شهادات المعايرة وفقاً لـ DIN EN ISO/IEC 17025
• k = 3 – مستوى ثقة يبلغ نحو 99.7 %

لذلك لا يمكن تقييم نسبة مئوية دون ذكر k: فالفرق بين 5 % عند k = 1 و5 % عند k = 2 يبلغ ضعفين. وإذا ذكرت ورقة البيانات رقماً دون عامل تغطية، فإن المواصفة تكون غير مكتملة.

يُقدَّر كل إسهام على حدة، ثم يُحوَّل إلى عدم يقين معياري، ولا يتم الجمع إلا بعد ذلك. تنطبق مراتب الحجم أدناه على مستشعرات ومقاييس الإشعاع (راديومتر) من Opsytec؛ أما الأرقام الخاصة بكل حالة فرديّة فترد في شهادة المعايرة وفي البيانات الفنية للمنتج المعني.

تُضاف الإسهامات تربيعياً، لا جمعياً - فهي مستقلة عن بعضها البعض. تُشتق الريبة القياسية المُركّبة من الريب القياسية u_i:

u_c = √(u₁² + u₂² + … + u_n²)

قبل الجمع، تُحوَّل كل إسهامة مجدداً إلى k = 1: القيمة المذكورة بـ k = 2 تُقسَم على النصف، وتُعامَل القيمة الحدّية غير المذكور توزيعها كتوزيع مستطيلي وتُقسَم على √3. وفي النهاية تُوسَّع النتيجة مجدداً بـ k = 2.

شهادة المعايرة وحدها كانت ستشير إلى 6%. أما واقعياً، فإن هذا التكوين يصل إلى 8.6% - وهذا يحدث فعلياً باستخدام مستشعر مُعايَر وفقاً لمصدر LED المستخدم فعلياً. وبدون معايرة خاصة بالمصدر، يسيطر عدم التطابق الطيفي على الميزانية ويصل الرقم إلى خانتين عشريتين.

بالنسبة لمراقبة العملية المستمرة، لا يهم القياس المطلق بقدر ما تهم قابلية التكرار: هل تُقاس جرعة اليوم بنفس الطريقة التي قيست بها جرعة الأسبوع الماضي؟ يدخل الجزء المنهجي - المعايرة وعدم التطابق - كعامل ثابت ويُلغى عند مقارنة قياسين. وما يتبقى هو التشتت.

لهذا السبب تُثبَت ملاءمة نظام القياس من خلال إثبات القدرة باستخدام المؤشرين C_g وC_gk، وليس من خلال الرقم الوارد في شهادة المعايرة. أما بالنسبة للإثبات المطلق تجاه العملاء أو المدققين أو معيار ما، فإن عدم اليقين الكامل في القياس المستمد من الميزانية هو المعتبر.

هناك رافعتان تقللان منه بأكبر قدر من الفعالية: المعايرة مقابل المصدر الفعلي وفترة معايرة مُلتزَم بها. يقدّم مختبر المعايرة كليهما، مع اعتماد ISO 17025 عند الطلب.

ما الفرق بين عدم يقين المعايرة وعدم يقين القياس؟
يُذكر عدم يقين المعايرة في شهادة المعايرة وينطبق فقط على مصدر المعايرة، والنطاق الطيفي والقياسي الذي تمت معايرته، ويوم المعايرة. أمّا عدم يقين القياس فينطبق على نتيجتكم الخاصة: فهو يشمل عدم يقين المعايرة بالإضافة إلى عدم التطابق الطيفي عند المصدر المستخدَم فعلياً، ودرجة حرارة المستشعر، والتقادم منذ المعايرة، والمسافة والمحاذاة، وتشتت القياس. لذلك فهو دائماً أكبر من الرقم المذكور في الشهادة.

ماذا يعني k = 2 في بيان عدم اليقين؟
يمثّل k عامل التغطية. فالقيمة المذكورة هي عدم اليقين الموسّع U = k · u، وليست عدم اليقين المعياري u. تقابل قيمة k = 2 مستوى ثقة يبلغ نحو 95 %، وهي القيمة المعتادة في شهادات المعايرة وفقاً للمواصفة DIN EN ISO/IEC 17025. ولا يمكن تقييم نسبة مئوية دون ذكر k، لأن 5 % عند k = 1 تختلف عن 5 % عند k = 2 بمقدار الضعف.

ما مقدار عدم يقين القياس لقياس الأشعة فوق البنفسجية في التطبيق العملي؟
يعتمد ذلك على إعداد القياس ويُحدَّد من خلال ميزانية عدم اليقين. ففي التصليد بالأشعة فوق البنفسجية من نوع UVA LED باستخدام مستشعر مُعايَر مقابل المصدر الفعلي، تُسفر المعايرة المصنعية، وعدم التطابق المتبقي، وسنة واحدة من التقادم، وارتفاع درجة حرارة المستشعر، وقابلية التكرار مجتمعةً عن نسبة تبلغ نحو 8.6 % (k = 2) - مقارنةً بنسبة 6 % من شهادة المعايرة وحدها. وبدون معايرة خاصة بالمصدر، يصل الرقم إلى خانتين عشريتين.

ما هو أكبر إسهام في عدم يقين القياس؟
عادةً ما يكون عدم التطابق الطيفي، بمجرد إجراء القياسات عند مصدر مختلف عن المصدر الذي تمت المعايرة مقابله. ويمكن أن يصل إلى عشرات في المئة، وبذلك يتجاوز جميع الإسهامات الأخرى مجتمعة. ولأن الانحراف منهجي وقابل للتكرار، يمكن التخلص منه إلى حد كبير عن طريق المعايرة مقابل المصدر الفعلي أو بتطبيق عامل عدم التطابق.