Kalibrointitodistuksessa ja omassa mittausjärjestelyssänne ilmoitetaan kaksi eri lukua

Mittausepävarmuus UV-mittauksessa

UV-antureiden ja UV-radiometrien tietolomakkeissa ilmoitetaan prosenttiluku, jota seuraa tavallisesti k = 2. Tämä arvo perustuu kalibrointiin ja kuvaa, kuinka tarkka laite oli laboratoriossa kalibrointilähteen kohdalla. Omassa mittauspisteessänne epävarmuus on suurempi – usein huomattavasti. Tällä sivulla selitetään, mistä ero johtuu, mitä k = 2 tarkoittaa ja miten yksittäiset osatekijät summautuvat perustelluksi luvuksi omaa mittaustehtäväänne varten.

Kalibrointiepävarmuus koskee suppeasti määriteltyä tilaa: laboratorion kalibrointilähdettä, kalibroitua spektrialuetta, kalibroitua mittausaluetta, huoneenlämpötilaa ja kalibrointipäivää. Se ilmoitetaan kalibrointitodistuksessa ja on pienin epävarmuus, joka laitteella koskaan tulee olemaan.

Mittausepävarmuus on lukuarvo, joka koskee omaa tulostanne. Se sisältää kalibrointiepävarmuuden lisäksi kaiken, mikä lisätään jälkikäteen: kalibrointilähteestä poikkeavan lähteen, poikkeavan anturin lämpötilan, kalibroinnin jälkeisen vanhenemisen, etäisyyden ja kohdistuksen lähteeseen sekä mittauksen oman hajonnan.

Todistuksen luvun ilmoittaminen mittausepävarmuutena aliarvioi sen. Kyvykkyyden osoittamiseen, prosessin hyväksymiseen tai standardinmukaisuuden todistamiseen se on väärä luku.

Ilmoitettu arvo ei ole standardiepävarmuus u vaan laajennettu epävarmuus U = k · u. Kattavuuskerroin k määrittää, kuinka luotettavasti todellinen arvo sijaitsee ilmoitetulla välillä:

• k = 1 – noin 68 %:n luottamustaso
• k = 2 – noin 95 %:n luottamustaso; tavanomainen arvo DIN EN ISO/IEC 17025:n mukaisissa kalibrointitodistuksissa
• k = 3 – noin 99,7 %:n luottamustaso

Prosenttilukua ilman k:ta ei siis voida arvioida: 5 % arvolla k = 1 ja 5 % arvolla k = 2 eroavat toisistaan kaksinkertaisesti. Jos tietolehdessä ilmoitetaan lukema ilman kattavuuskerrointa, tieto on puutteellinen.

Jokainen vaikutus arvioidaan erikseen, muunnetaan standardiepävarmuudeksi ja yhdistetään vasta sen jälkeen. Alla olevat suuruusluokat pätevät Opsytecin antureihin ja radiometreihin; yksittäistapauksen luvut annetaan kalibrointitodistuksessa ja kyseisen tuotteen teknisissä tiedoissa.

Osuudet lasketaan yhteen neliöllisesti, ei summaamalla – ne ovat riippumattomia toisistaan. Yhdistetty standardiepävarmuus saadaan standardiepävarmuuksista u_i:

u_c = √(u₁² + u₂² + … + u_n²)

Ennen yhteenlaskua kukin osuus muunnetaan takaisin arvoon k = 1: arvolla k = 2 ilmoitettu suure puolitetaan, ja rajaarvo, jolle ei ole ilmoitettu jakaumaa, käsitellään tasajakaumana ja jaetaan luvulla √3. Lopuksi tulos laajennetaan uudelleen arvolla k = 2.

Kalibrointitodistuksessa olisi yksinään ilmoitettu 6 %. Käytännössä tämä kokoonpano saavuttaa 8,6 % – ja tämä on jo silloin, kun anturi on kalibroitu todellisuudessa käytettyä LEDiä vastaan. Ilman lähdekohtaista kalibrointia spektrinen epäsuhta hallitsee budjettia ja luku nousee kaksinumeroiseksi.

Jatkuvassa prosessinvalvonnassa ei ole ratkaisevaa absoluuttinen lukema, vaan toistettavuus: mitataanko tämän päivän annos samalla tavalla kuin viime viikolla? Systemaattinen osuus – kalibrointi ja epätäsmäävyys – vaikuttaa kiinteänä kertoimena ja kumoutuu, kun kahta mittausta verrataan toisiinsa. Jäljelle jää hajonta.

Tästä syystä mittausjärjestelmän soveltuvuus todetaan kyvykkyystodistuksella tunnusluvuilla C_g ja C_gk, ei kalibrointitodistuksen lukemalla. Absoluuttista näyttöä asiakkaille, auditoijille tai standardille varten sovelletaan kuitenkin budjetin mukaista kokonaismittausepävarmuutta.

Kaksi tekijää pienentävät sitä tehokkaimmin: kalibrointi todellista lähdettä vasten ja noudatettu kalibrointiväli. Kalibrointilaboratorio tarjoaa molemmat, pyynnöstä ISO 17025 -akkreditoituna.

Mikä on kalibrointiepävarmuuden ja mittausepävarmuuden ero?
Kalibrointiepävarmuus ilmoitetaan kalibrointitodistuksessa, ja se koskee vain kalibrointilähdettä, kalibroitua spektri- ja mittausaluetta sekä kalibrointipäivää. Mittausepävarmuus koskee omaa tulostanne: se sisältää kalibrointiepävarmuuden lisäksi spektrisen epäsovituksen todellisen käytetyn lähteen kohdalla, anturin lämpötilan, kalibroinnin jälkeisen vanhenemisen, etäisyyden ja kohdistuksen sekä mittauksen hajonnan. Se on siksi aina suurempi kuin todistuksessa ilmoitettu luku.

Mitä k = 2 tarkoittaa epävarmuusilmoituksessa?
k on kattavuuskerroin. Ilmoitettu arvo on laajennettu epävarmuus U = k · u, ei standardiepävarmuus u. k = 2 vastaa noin 95 %:n luottamustasoa ja on tavanomainen arvo DIN EN ISO/IEC 17025:n mukaisissa kalibrointitodistuksissa. Prosenttilukua ilman k:ta ei voida arvioida, koska 5 % arvolla k = 1 ja 5 % arvolla k = 2 eroavat toisistaan kertoimella kaksi.

Kuinka suuri UV-mittauksen mittausepävarmuus on käytännössä?
Se riippuu mittausjärjestelystä ja määritetään epävarmuusbudjetin avulla. UVA LED-kovetuksessa, jossa anturi on kalibroitu todellista lähdettä vastaan, tehdaskalibrointi, jäännösepäsovitus, yhden vuoden vanheneminen, kohonnut anturin lämpötila ja toistettavuus antavat yhdessä noin 8,6 % (k = 2) – verrattuna 6 %:iin, joka saadaan yksinomaan kalibrointitodistuksesta. Ilman lähdekohtaista kalibrointia luku nousee kaksinumeroiseksi.

Mikä mittausepävarmuuden osatekijä on suurin?
Pääsääntöisesti spektrinen epäsovitus, kun mittaukset tehdään muulla lähteellä kuin sillä, jota vastaan kalibrointi tehtiin. Se voi nousta useisiin kymmeniin prosentteihin ja siten ylittää kaikki muut osatekijät yhteensä. Koska poikkeama on systemaattinen ja toistettava, se voidaan pääosin poistaa kalibroimalla todellista lähdettä vastaan tai soveltamalla epäsovituskerrointa.