Kalibrační list a Vaše vlastní sestava udávají dvě různá čísla
Nejistota měření při měření UV záření
Datové listy pro UV senzory a UV radiometry uvádějí procentuální hodnotu, obvykle následovanou k = 2. Tato hodnota pochází z kalibrace a popisuje, jak přesný byl přístroj v laboratoři, u kalibračního zdroje. Na Vašem vlastním měřicím místě je nejistota větší – často výrazně. Tato stránka vysvětluje, odkud rozdíl pochází, co znamená k = 2 a jak se jednotlivé příspěvky sčítají a dávají obhajitelnou hodnotu pro Váš vlastní měřicí úkol.
Nejistota kalibrace není nejistota měření
Nejistota kalibrace se vztahuje na úzce definovaný stav: kalibrační zdroj laboratoře, kalibrovaný spektrální rozsah, kalibrovaný měřicí rozsah, teplotu místnosti a den kalibrace. Je uvedena v kalibračním listu a představuje nejmenší nejistotu, jakou přístroj kdy bude mít.
Nejistota měření je hodnota, která platí pro Váš vlastní výsledek. Zahrnuje nejistotu kalibrace plus vše, co se přidává později: jiný zdroj než kalibrační zdroj, odlišnou teplotu senzoru, stárnutí od kalibrace, vzdálenost a vyrovnání vůči zdroji a rozptyl samotného měření.
Uvádět hodnotu z kalibračního listu jako nejistotu měření ji podhodnocuje. Pro uvolnění procesu, doklad způsobilosti nebo doklad shody s normou je to nesprávné číslo.
Co znamená k = 2
Uvedena není standardní nepojistota u, ale rozšířená nejistota U = k · u. Koeficient rozšíření k určuje, s jakou jistotou se skutečná hodnota nachází v uvedeném intervalu:
- k = 1 – přibližně 68 % úroveň spolehlivosti
- k = 2 – přibližně 95 % úroveň spolehlivosti; běžná hodnota v kalibračních listech dle DIN EN ISO/IEC 17025
- k = 3 – přibližně 99,7 % úroveň spolehlivosti
Procentní údaj bez k proto nelze vyhodnotit: 5 % při k = 1 a 5 % při k = 2 se liší dvojnásobně. Pokud je v datovém listu uvedena hodnota bez koeficientu rozšíření, je specifikace neúplná.
Rozpočet nejistoty měřicího systému UV záření
Každý příspěvek se odhaduje samostatně, převádí se na standardní nejistotu a teprve poté se kombinuje. Níže uvedené řády platí pro senzory a radiometry Opsytec; konkrétní hodnoty pro jednotlivý případ jsou uvedeny v kalibračním listu a v technických údajích příslušného výrobku.
Příspěvky k nejistotě měření
| Příspěvek | Řád velikosti | Odkud hodnota pochází, co ji snižuje |
|---|---|---|
| Tovární kalibrace | 4,5–6,0 % (k = 2) | kalibrační certifikát; typická hodnota senzorů Opsytec |
| Kalibrace ISO 17025 | od 2,8 % (k = 2) | akreditovaná kalibrační laboratoř podle DIN EN ISO/IEC 17025 |
| Spektrální neshoda | až několik desítek procent | největší jednotlivá položka u neznámého zdroje; kalibrujte vůči skutečnému zdroji nebo použijte korekční faktor neshody |
| Linearita | pod 1 % | technické údaje senzoru |
| Stárnutí | pod 3 % za rok | roste s dobou od poslední kalibrace; stanovte kalibrační interval |
| Teplotní drift | pod 0,1 % na °C | omezte teplotu senzoru, zajistěte chlazení |
| Vzdálenost a vyrovnání | závisí na aplikaci | definujte opakovatelnou měřicí geometrii; dodržujte kosinovou korekci |
| Opakovatelnost | závisí na aplikaci | stanovte z opakovaných měření na vlastním pracovišti |
Od rozpočtu k číslu
Příspěvky se skládají kvadraticky, nikoli se sčítají – jsou na sobě vzájemně nezávislé. Kombinovaná standardní nejistota vyplývá ze standardních nejistot ui:
uc = √(u1² + u2² + … + un²)
Před sečtením se každý příspěvek převede zpět na k = 1: hodnota udaná s k = 2 se vydělí dvěma, mezní hodnota bez udaného rozdělení se považuje za rovnoměrné rozdělení a vydělí se √3. Na konci se výsledek znovu rozšíří s k = 2.
Praktický příklad: vytvrzování UVA LED, senzor kalibrovaný na skutečný zdroj
| Příspěvek | Vstupní hodnota | u (k = 1) |
|---|---|---|
| Tovární kalibrace | 6 % (k = 2) | 3,0 % |
| Zbytková neshoda po kalibraci specifické pro zdroj | 4 % (k = 2) | 2,0 % |
| Stárnutí, jeden rok od kalibrace | méně než 3 %, rovnoměrné rozdělení | 1,7 % |
| Teplota senzoru o 20 °C vyšší než kalibrační teplota | 2 %, rovnoměrné rozdělení | 1,2 % |
| Opakovatelnost na měřicí pozici | z opakovaných měření | 1,0 % |
| kombinovaná standardní nejistota | jednotlivé příspěvky sečtené kvadraticky | 4,3 % |
| rozšířená nejistota měření (k = 2) | kombinovaná standardní nejistota × 2 | 8,6 % |
Samotný kalibrační list by uváděl 6 %. Reálně toto uspořádání dosahuje 8,6 % – a to už s čidlem kalibrovaným vůči skutečně použité LED. Bez kalibrace specifické pro daný zdroj v rozpočtu nejistoty dominuje spektrální neshoda a hodnota se dostává do dvouciferných čísel.
Co to znamená pro řízení procesu
Pro průběžné sledování procesu není rozhodující absolutní hodnota, ale opakovatelnost: je dnešní dávka měřena stejným způsobem jako dávka z minulého týdne? Systematická část – kalibrace a nesoulad – vstupuje jako pevný faktor a při porovnání dvou měření se vyruší. Zbývá rozptyl.
Proto se vhodnost měřicího systému stanovuje prostřednictvím průkazu způsobilosti s indexy Cg a Cgk, nikoli podle údaje v kalibračním listu. Pro absolutní průkaz vůči zákazníkům, auditorům nebo normě však platí úplná nejistota měření z rozpočtu nejistot.
Nejúčinněji ji snižují dvě opatření: kalibrace vůči skutečnému zdroji a dodržovaný kalibrační interval. Kalibrační laboratoř nabízí obojí, na požádání s akreditací dle ISO 17025.
Часто zadávané otázky ohledně nejistoty měření
Jaký je rozdíl mezi nejistotou kalibrace a nejistotou měření?
Nejistota kalibrace je uvedena v kalibračním listu a platí pouze pro kalibrační zdroj, kalibrovaný spektrální a měřicí rozsah a den kalibrace. Nejistota měření se vztahuje na Váš vlastní výsledek: obsahuje nejistotu kalibrace plus spektrální neshodu při skutečně použitém zdroji, teplotu senzoru, stárnutí od kalibrace, vzdálenost a vyrovnání, a rozptyl měření. Je proto vždy větší než hodnota uvedená v certifikátu.
Co znamená k = 2 v udání nejistoty?
k je koeficient rozšíření (coverage factor). Udává se rozšířená nejistota U = k · u, nikoli standardní nejistota u. k = 2 odpovídá úrovni spolehlivosti přibližně 95 % a je obvyklou hodnotou v kalibračních listech podle DIN EN ISO/IEC 17025. Procentní údaj bez k nelze vyhodnotit, protože 5 % při k = 1 a 5 % při k = 2 se liší o faktor dva.
Jak velká je nejistota měření UV měření v praxi?
To závisí na měřicím uspořádání a určuje se pomocí rozpočtu nejistoty (uncertainty budget). U UVA LED vytvrzování se senzorem kalibrovaným vůči skutečnému zdroji dávají tovární kalibrace, zbytková neshoda, jeden rok stárnutí, zvýšená teplota senzoru a opakovatelnost dohromady přibližně 8,6 % (k = 2) – ve srovnání s 6 % jen z kalibračního listu. Bez kalibrace specifické pro daný zdroj dosahuje hodnota dvouciferných čísel.
Který příspěvek k nejistotě měření je největší?
Zpravidla spektrální neshoda, jakmile se měření provádí u jiného zdroje než toho, vůči kterému byla provedena kalibrace. Může dosáhnout několika desítek procent a tím převýšit všechny ostatní příspěvky společně. Protože je odchylka systematická a reprodukovatelná, lze ji z velké části odstranit kalibrací vůči skutečnému zdroji nebo použitím korekčního faktoru neshody.
