校正証明書と貴社の測定系では、異なる2つの数値が示されます

UV測定における測定不確かさ

UVセンサおよびUV放射計のデータシートには、通常k = 2を伴うパーセンテージが記載されています。これは校正に由来するもので、校正光源において実験室内でその機器がどれだけ正確であったかを示しています。貴社の測定位置では、不確かさはより大きくなります。多くの場合、かなり大きくなります。本ページでは、この差がどこから生じるのか、k = 2が何を意味するのか、そして個々の要因が貴社の測定用途において根拠のある数値へとどのように積み上がるのかを説明します。

校正不確かさは、狭く定義された状態、すなわち校正機関の校正光源、校正済みの分光範囲、校正済みの測定範囲、室温、および校正日にのみ適用されます。これは校正証明書に記載され、機器が持ち得る最小の不確かさです。

測定不確かさは、貴社ご自身の測定結果に適用される数値です。これには校正不確かさに加え、事後的に追加されるすべての要因、すなわち校正光源とは異なる光源、異なるセンサ温度、校正後の経年変化、光源までの距離と位置合わせ、測定自体のばらつきが含まれます。

証明書に記載された数値を測定不確かさとして引用すると、実際より小さく見積もることになります。工程のリリース、能力証明、または規格への適合性の証拠としては、誤った数値です。

記載されているのは標準不確かさuではなく、拡張不確かさU = k · uです。包含係数kは真の値が示された区間内にどの程度の信頼性で存在するかを決定します。

• k = 1 – 約68 %の信頼水準
• k = 2 – 約95 %の信頼水準。DIN EN ISO/IEC 17025に基づく校正証明書で通常用いられる値
• k = 3 – 約99.7 %の信頼水準

したがってkを伴わないパーセント表示は評価できません。k = 1における5 %とk = 2における5 %は2倍異なります。データシートに包含係数を伴わない数値が記載されている場合、その仕様は不完全です。

各寄与要因は個別に評価され、標準不確かさに変換された上で合成されます。以下の桁数はOpsytecのセンサおよび放射計に適用されるものであり、個々の事例における数値は校正証明書および各製品の技術データに記載されています。

各寄与は二乗和の形で合成され、単純に加算されるのではありません。これらは互いに独立しているためです。合成標準不確かさは、標準不確かさu_iから次のように求められます。

u_c = √(u₁² + u₂² + … + u_n²)

合成する前に、各寄与はk = 1に換算されます。k = 2で示された値は半分にし、分布が示されていない限界値は矩形分布として扱い√3で除します。最後に、結果は再びk = 2で拡張されます。

校正証明書だけを見れば6%と記載されていたはずです。現実的にはこの構成で8.6%に達します。しかもこれは、実際に使用されているLEDに対して校正されたセンサを用いた場合の値です。光源固有の校正を行わない場合、スペクトルミスマッチが誤差要因の大半を占め、数値は二桁に達します。

継続的なプロセス監視においては、絶対値そのものではなく再現性が重要です。すなわち、今日測定した積算光量は先週と同じ方法で測定されているかということです。校正やミスマッチといった系統的な部分は固定係数として現れ、2つの測定値を比較する際には相殺されます。残るのはばらつきです。

このため、測定システムの適合性は校正証明書に記載された数値ではなく、指数C_gおよびC_gkによる適合性証明によって確立されます。ただし、顧客や監査人、規格に対する絶対的な証拠としては、不確かさバジェットから算出される総合測定不確かさが適用されます。

これを最も効果的に低減する2つの手段は、実際の光源に対する校正と、遵守された校正間隔です。校正機関では、ご要望に応じてISO 17025認定によりその両方を提供しています。

校正不確かさと測定不確かさの違いは何ですか？
校正不確かさは校正証明書に記載され、校正光源、校正された分光範囲および測定範囲、ならびに校正日にのみ適用されます。測定不確かさは、貴社自身の測定結果に適用されるもので、校正不確かさに加えて、実際に使用する光源における分光ミスマッチ、センサ温度、校正後の経年劣化、距離や位置合わせ、測定のばらつきを含みます。そのため、常に証明書に記載された数値よりも大きくなります。

不確かさの表記におけるk = 2とは何を意味しますか？
kは包含係数（coverage factor）です。記載されるのは拡張不確かさ U = k・u であり、標準不確かさ u ではありません。k = 2は約95 %の信頼水準に相当し、DIN EN ISO/IEC 17025に準拠した校正証明書で通常用いられる値です。kを伴わないパーセンテージは評価できません。k = 1における5 %とk = 2における5 %では、2倍の差があるためです。

実務においてUV測定の測定不確かさはどの程度になりますか？
それは測定構成に依存し、不確かさバジェットによって求められます。実際の光源に対して校正されたセンサを用いたUVA LED硬化の場合、工場校正、残存ミスマッチ、1年間の経年劣化、上昇したセンサ温度、および繰返し性を合わせると、おおよそ8.6 %（k = 2）となります。これは、校正証明書のみに基づく6 %と比較した値です。光源固有の校正を行わない場合、この数値は2桁に達します。

測定不確かさへの寄与のうち、最も大きいものは何ですか？
通常は分光ミスマッチであり、校正時と異なる光源で測定を行った場合に生じます。これは数十パーセントに達することがあり、他のすべての寄与を合計した値を上回ることもあります。この偏差は系統的かつ再現性があるため、実際に使用する光源に対して校正を行うか、ミスマッチ係数を適用することで、その多くを排除できます。