Kalibreringssertifikatet og ditt eget oppsett angir to forskjellige tall

Måleusikkerhet ved UV-måling

Datablad for UV-sensorer og UV-radiometre angir en prosentandel, vanligvis etterfulgt av k = 2. Den kommer fra kalibreringen og beskriver hvor nøyaktig instrumentet var i laboratoriet, ved kalibreringskilden. På din egen målepositsjon er usikkerheten større – ofte betydelig. Denne siden forklarer hvor forskjellen kommer fra, hva k = 2 betyr, og hvordan de enkelte bidragene summeres til et forsvarlig tall for din egen måleoppgave.

Kalibreringsusikkerhet gjelder for en snevert definert tilstand: laboratoriets kalibreringskilde, det kalibrerte spektralområdet, det kalibrerte måleområdet, romtemperaturen og kalibreringsdagen. Den er angitt i kalibreringssertifikatet og er den minste usikkerheten instrumentet noensinne vil ha.

Måleusikkerhet er tallet som gjelder for ditt eget resultat. Den inneholder kalibreringsusikkerheten pluss alt som legges til etterpå: en annen kilde enn kalibreringskilden, en annen sensortemperatur, aldring siden kalibreringen, avstand og innretting mot kilden, og spredningen i selve målingen.

Å oppgi tallet fra sertifikatet som måleusikkerhet undervurderer den. For en prosessfrigivelse, et kapabilitetsbevis eller dokumentasjon på samsvar med en standard er det feil tall.

Det som angis er ikke standardusikkerheten u, men den utvidede usikkerheten U = k · u. Dekningsfaktoren k bestemmer hvor sikkert den sanne verdien ligger innenfor det angitte intervallet:

• k = 1 – ca. 68 % konfidensnivå
• k = 2 – ca. 95 % konfidensnivå; den vanlige verdien i kalibreringssertifikater i henhold til DIN EN ISO/IEC 17025
• k = 3 – ca. 99,7 % konfidensnivå

En prosentandel uten k kan derfor ikke vurderes: 5 % ved k = 1 og 5 % ved k = 2 skiller seg med en faktor på to. Hvis et datablad angir et tall uten dekningsfaktor, er angivelsen ufullstendig.

Hvert bidrag estimeres separat, konverteres til en standardusikkerhet og kombineres først deretter. Størrelsesordenene nedenfor gjelder for Opsytec-sensorer og radiometre; tallene for et enkelt tilfelle er angitt i kalibreringssertifikatet og i de tekniske dataene til det respektive produktet.

Bidragene legges sammen kvadratisk, ikke summeres – de er uavhengige av hverandre. Den kombinerte standardusikkerheten følger av standardusikkerhetene u_i:

u_c = √(u₁² + u₂² + … + u_n²)

Før addering konverteres hvert bidrag tilbake til k = 1: en verdi angitt med k = 2 halveres, en grenseverdi uten angitt fordeling behandles som en rektangulær fordeling og deles med √3. Til slutt utvides resultatet igjen med k = 2.

Kalibreringssertifikatet alene ville ha angitt 6 %. Realistisk sett oppnår dette oppsettet 8,6 % – og det er allerede med en sensor kalibrert mot LED-en som faktisk brukes. Uten kildespesifikk kalibrering dominerer spektralt mismatch budsjettet, og tallet når to sifre.

For løpende prosessovervåking er det ikke den absolutte avlesningen som er avgjørende, men repeterbarheten: blir dagens dose målt på samme måte som forrige ukes? Den systematiske delen – kalibrering og mismatch – går inn som en fast faktor og faller bort når to målinger sammenlignes. Det som blir igjen, er spredningen.

Derfor fastslås et målesystems egnethet gjennom egnethetsdokumentasjonen med indeksene C_g og C_gk, ikke gjennom tallet i kalibreringssertifikatet. For absolutt dokumentasjon overfor kunder, revisorer eller en standard gjelder derimot den fullstendige målingsusikkerheten fra budsjettet.

To grep reduserer den mest effektivt: kalibrering mot den faktiske kilden og et overholdt kalibreringsintervall. Kalibreringslaboratoriet tilbyr begge, ISO 17025-akkreditert på forespørsel.

Hva er forskjellen mellom kalibreringsusikkerhet og målingsusikkerhet?
Kalibreringsusikkerhet er angitt i kalibreringssertifikatet og gjelder bare for kalibreringskilden, det kalibrerte spektrale og målte området samt kalibreringsdagen. Målingsusikkerhet gjelder for ditt eget resultat: den inneholder kalibreringsusikkerheten pluss spektralt mismatch ved kilden som faktisk brukes, sensortemperaturen, aldring siden kalibreringen, avstand og innretting, samt spredningen i målingen. Den er derfor alltid større enn tallet i sertifikatet.

Hva betyr k = 2 i en usikkerhetsangivelse?
k er dekningsfaktoren. Det som angis er den utvidede usikkerheten U = k · u, ikke standardusikkerheten u. k = 2 tilsvarer et konfidensnivå på omtrent 95 % og er den vanlige verdien i kalibreringssertifikater i henhold til DIN EN ISO/IEC 17025. En prosentangivelse uten k kan ikke evalueres, fordi 5 % ved k = 1 og 5 % ved k = 2 skiller seg med en faktor på to.

Hvor stor er målingsusikkerheten for en UV-måling i praksis?
Det avhenger av måleoppsettet og bestemmes gjennom et usikkerhetsbudsjett. For UVA LED-herding med en sensor kalibrert mot den faktiske kilden gir fabrikkalibrering, resterende mismatch, ett år med aldring, forhøyet sensortemperatur og repeterbarhet sammen omtrent 8,6 % (k = 2) – sammenlignet med 6 % fra kalibreringssertifikatet alene. Uten kildespesifikk kalibrering når tallet to siffer.

Hvilket bidrag til målingsusikkerheten er størst?
Som regel spektralt mismatch, så snart målinger tas ved en annen kilde enn den som er kalibrert mot. Det kan nå flere titalls prosent og dermed overstige alle andre bidrag samlet. Fordi avviket er systematisk og reproduserbart, kan det i stor grad elimineres ved å kalibrere mot den faktiske kilden eller ved å bruke mismatch-faktoren.