Il certificato di taratura e il vostro impianto riportano due numeri diversi
Incertezza di misura nella misurazione UV
Le schede tecniche dei sensori UV e dei radiometri UV riportano una percentuale, di solito seguita da k = 2. Deriva dalla taratura e descrive quanto fosse precisa la strumentazione in laboratorio, presso la sorgente di taratura. Nella vostra posizione di misura l'incertezza è maggiore – spesso considerevolmente. Questa pagina spiega da dove deriva la differenza, cosa significhi k = 2 e come i singoli contributi si somminino in un valore attendibile per il vostro compito di misura.
L'incertezza di taratura non è l'incertezza di misura
L'incertezza di taratura si applica a uno stato definito in modo ristretto: la sorgente di taratura del laboratorio, l'intervallo spettrale tarato, l'intervallo di misura tarato, la temperatura ambiente e il giorno della taratura. Essa è indicata nel certificato di taratura ed è la più piccola incertezza che lo strumento avrà mai.
L'incertezza di misura è il valore che si applica al vostro risultato specifico. Essa comprende l'incertezza di taratura più tutto ciò che si aggiunge successivamente: una sorgente diversa da quella di taratura, una diversa temperatura del sensore, l'invecchiamento dalla taratura, la distanza e l'allineamento rispetto alla sorgente, e la dispersione della misura stessa.
Indicare il valore del certificato come incertezza di misura lo sottostima. Per un rilascio di processo, una dimostrazione di capacità o una prova di conformità a una norma è il numero sbagliato.
Cosa significa k = 2
Ciò che viene indicato non è l'incertezza standard u, ma l'incertezza estesa U = k · u. Il fattore di copertura k determina con quale grado di affidabilità il valore vero si trova entro l'intervallo indicato:
- k = 1 – livello di confidenza di circa il 68 %
- k = 2 – livello di confidenza di circa il 95 %; il valore usuale nei certificati di taratura secondo DIN EN ISO/IEC 17025
- k = 3 – livello di confidenza di circa il 99,7 %
Una percentuale senza k non può quindi essere valutata: il 5 % con k = 1 e il 5 % con k = 2 differiscono di un fattore due. Se una scheda tecnica indica un valore senza fattore di copertura, la specifica è incompleta.
Il budget di incertezza di un allestimento di misura UV
Ogni contributo viene stimato separatamente, convertito in un'incertezza standard e solo dopo combinato. Gli ordini di grandezza sotto riportati si applicano ai sensori e radiometri Opsytec; i valori per il singolo caso sono indicati nel certificato di taratura e nei dati tecnici del rispettivo prodotto.
Contributi all'incertezza di misura
| Contributo | Ordine di grandezza | Da dove proviene il valore, cosa lo riduce |
|---|---|---|
| Taratura di fabbrica | 4,5–6,0 % (k = 2) | certificato di taratura; valore tipico dei sensori Opsytec |
| Taratura ISO 17025 | da 2,8 % (k = 2) | laboratorio di taratura accreditato secondo DIN EN ISO/IEC 17025 |
| Mismatch spettrale | fino a diverse decine di percento | il contributo singolo più grande in presenza di una sorgente non familiare; tarare rispetto alla sorgente effettiva o applicare un fattore di mismatch |
| Linearità | inferiore all'1 % | dati tecnici del sensore |
| Invecchiamento | inferiore al 3 % all'anno | aumenta con il tempo trascorso dall'ultima taratura; definire un intervallo di taratura |
| Deriva termica | inferiore a 0,1 % per °C | limitare la temperatura del sensore, prevedere un raffreddamento |
| Distanza e allineamento | dipendente dall'applicazione | definire una geometria di misura ripetibile; osservare la correzione del coseno |
| Ripetibilità | dipendente dall'applicazione | determinarla mediante misure ripetute nel proprio allestimento |
Dal budget a una cifra
I contributi sono somme in quadratura, non sommati – sono indipendenti tra loro. L'incertezza standard combinata deriva dalle incertezze standard ui:
uc = √(u1² + u2² + … + un²)
Prima della somma, ogni contributo viene riconvertito a k = 1: un valore indicato con k = 2 viene diviso a metà, un valore limite senza distribuzione indicata viene trattato come una distribuzione rettangolare e diviso per √3. Alla fine il risultato viene nuovamente espanso con k = 2.
Esempio pratico: polimerizzazione con LED UVA, sensore tarato sulla sorgente effettiva
| Contributo | Valore in ingresso | u (k = 1) |
|---|---|---|
| Taratura di fabbrica | 6 % (k = 2) | 3,0 % |
| Disadattamento residuo dopo la taratura specifica per la sorgente | 4 % (k = 2) | 2,0 % |
| Invecchiamento, un anno dalla taratura | inferiore al 3 %, distribuzione rettangolare | 1,7 % |
| Temperatura del sensore 20 °C superiore alla temperatura di taratura | 2 %, distribuzione rettangolare | 1,2 % |
| Ripetibilità nella posizione di misura | da misurazioni ripetute | 1,0 % |
| incertezza tipo composta | singoli contributi sommati in quadratura | 4,3 % |
| incertezza di misura estesa (k = 2) | incertezza tipo composta × 2 | 8,6 % |
Il solo certificato di taratura avrebbe indicato 6 %. In condizioni realistiche questa configurazione raggiunge 8,6 % – e questo già con un sensore tarato sul LED effettivamente utilizzato. Senza una taratura specifica per la sorgente, la discrepanza spettrale domina il bilancio e il valore raggiunge le doppie cifre.
Cosa significa questo per il controllo di processo
Per il monitoraggio continuo del processo non conta il valore assoluto letto, ma la ripetibilità: la dose misurata oggi viene rilevata nello stesso modo di quella della settimana scorsa? La parte sistematica – taratura e mismatch – entra come fattore fisso e si annulla quando si confrontano due misurazioni. Ciò che resta è la dispersione.
Per questo motivo l'idoneità di un sistema di misura viene stabilita tramite la prova di capacità con gli indici Cg e Cgk, non tramite il valore riportato nel certificato di taratura. Per una dimostrazione assoluta nei confronti di clienti, revisori o di una norma, tuttavia, vale l'incertezza di misura completa risultante dal budget.
Due leve la riducono in modo più efficace: la taratura rispetto alla sorgente effettiva e un intervallo di taratura rispettato. Il laboratorio di taratura offre entrambi, accreditati ISO 17025 su richiesta.
Domande frequenti sull'incertezza di misura
Qual è la differenza tra incertezza di taratura e incertezza di misura?
L'incertezza di taratura è indicata nel certificato di taratura e si applica solo alla sorgente di taratura, all'intervallo spettrale e di misura tarato e al giorno della taratura. L'incertezza di misura si applica al proprio risultato: essa comprende l'incertezza di taratura più il mismatch spettrale presso la sorgente effettivamente utilizzata, la temperatura del sensore, l'invecchiamento dalla taratura, la distanza e l'allineamento, e la dispersione della misura. È pertanto sempre maggiore del valore indicato nel certificato.
Cosa significa k = 2 in una dichiarazione di incertezza?
k è il fattore di copertura. Ciò che viene indicato è l'incertezza estesa U = k · u, non l'incertezza standard u. k = 2 corrisponde a un livello di confidenza di circa il 95 % ed è il valore usuale nei certificati di taratura secondo DIN EN ISO/IEC 17025. Una percentuale senza k non può essere valutata, poiché 5 % con k = 1 e 5 % con k = 2 differiscono di un fattore due.
Quanto è grande in pratica l'incertezza di misura di una misura UV?
Ciò dipende dalla configurazione di misura e viene determinato tramite un bilancio di incertezza. Per la polimerizzazione UVA LED con un sensore tarato rispetto alla sorgente effettiva, la taratura di fabbrica, il mismatch residuo, un anno di invecchiamento, la temperatura del sensore elevata e la ripetibilità insieme danno circa 8,6 % (k = 2) – rispetto al 6 % derivante dal solo certificato di taratura. Senza una taratura specifica per la sorgente, il valore raggiunge le doppie cifre.
Qual è il contributo maggiore all'incertezza di misura?
Di norma il mismatch spettrale, non appena le misure vengono effettuate su una sorgente diversa da quella rispetto alla quale è stata effettuata la taratura. Esso può raggiungere diverse decine percentuali e superare così tutti gli altri contributi messi insieme. Poiché la deviazione è sistematica e riproducibile, essa può essere in gran parte eliminata tarando rispetto alla sorgente effettiva o applicando il fattore di mismatch.
