Pogr_Neopr_VIMS

Погрешность и
Неопределенность
ФГУП «ВИМС»
Лебедева Мария Игоревна
эксперт по аккредитации аналитических лабораторий
тел. (495) 950-33-45
E-mail: lebedeva.m_vims@mail.ru
1
Специфика химического анализа
как вида деятельности
Подготовка пробы
(дробление, истирание, сокращение)
Вскрытие
(разложение) пробы
Измерительная процедура
Получение аналитического сигнала
Результат анализа
2
Погрешность результата анализа
Содержание компонента в пробе
С
Анализ пробы
Результат анализа
Х
Погрешность результата анализа
=Х-С
3
Приписанные характеристики погрешности – значения
характеристики погрешности, характеризующие гарантируемую
точность методики анализа.
Х±
-приписанная погрешность
результата анализа
Нормы погрешности – значения характеристики погрешности
результатов анализа, задаваемые в качестве требуемых.
4
Неопределенность и погрешность.
Сходства и различия.
Примеры расчета неопределенности.
Погрешность измерения
— оценка отклонения
измеренного значения величины
от её истинного значения.
=Х-С
Неопределенность измерения –
параметр, связанный с результатом
измерения и характеризующий
разброс значений,
которые с достаточным основанием
могут быть приписаны
измеряемой величине.
Ua
5
Погрешность измерения является характеристикой (мерой)
точности измерения.
Поскольку выяснить с абсолютной точностью истинное
значение любой величины невозможно, то невозможно и указать
величину отклонения измеренного значения от истинного.
Это отклонение принято называть ошибкой измерения. В ряде
источников термины ошибка измерения и погрешность измерения
используются как синонимы, но согласно РМГ 29-99 термин
ошибка измерения не рекомендуется применять как менее
удачный.
Возможно лишь оценить величину этого отклонения, например,
при помощи статистических методов.
6
На практике вместо истинного значения используют
действительное значение величины Хд, то есть значение
физической величины, полученное экспериментальным путем и
настолько близкое к истинному значению, что в поставленной
измерительной задаче может быть использовано вместо него.
Такое значение, обычно, вычисляется как среднестатистическое
значение, полученное при статистической обработке результатов
серии измерений.
Это полученное значение не является точным, а лишь наиболее
вероятным. Поэтому в измерениях необходимо указывать, какова
их точность. Для этого вместе с полученным результатом
указывается
погрешность
измерений.
Например,
запись
T=2,8±0,1 c. означает, что истинное значение величины T лежит в
интервале от 2,7 с. до 2,9 с. некоторой оговорённой вероятностью .
7
Классификация погрешностей по форме представления
Абсолютная погрешность Δ — является оценкой абсолютной ошибки
измерения.
Абсолютная погрешность измеряется в тех же единицах измерения,
что и сама определяемая величина.
Например: (20 ± 4 ) мг/дм3
Относительная погрешность  — погрешность измерения,
выраженная отношением абсолютной погрешности измерения к
действительному или измеренному значению измеряемой величины.
Относительная погрешность является безразмерной величиной, либо
измеряется в процентах.
Например: 20 мг/дм3 ,  =20 %
8
Классификация погрешностей
по причине возникновения
* Инструментальные
/
приборные
погрешности
—
погрешности,
которые
определяются
погрешностями
применяемых
средств
измерений
и
вызываются
несовершенством принципа действия, неточностью градуировки
шкалы и т.д.
* Методические
погрешности — погрешности, обусловленные
несовершенством метода, а также упрощениями, положенными в
основу методики анализа.
* Субъективные
/ операторные / личные погрешности —
погрешности,
обусловленные
степенью
внимательности,
сосредоточенности, подготовленности и другими качествами
оператора.
9
Классификация погрешностей
по характеру проявления
*
Случайная погрешность — погрешность, меняющаяся (по величине и
по знаку) от измерения к измерению. Случайные погрешности могут быть
связаны с несовершенством приборов, с несовершенством объекта анализа
(например, при измерении диаметра тонкой проволоки, которая может иметь
не совсем круглое сечение в результате несовершенства процесса
изготовления), с особенностями самой измеряемой величины .
*
Систематическая погрешность — погрешность, изменяющаяся во
времени по определённому закону (частным случаем является постоянная
погрешность, не изменяющаяся с течением времени). Систематические
погрешности могут быть связаны с ошибками приборов (неправильная
шкала, градуировка и т. п.
*
Прогрессирующая (дрейфовая) погрешность — непредсказуемая
погрешность, медленно меняющаяся во времени. Она представляет собой
нестационарный случайный процесс.
*
Грубая погрешность (промах) — погрешность, возникшая вследствие
недосмотра оператора или неисправности аппаратуры.
10
Почему такое большое внимание уделяется ныне вопросу
оценивания неопределенности?
Потому что теперь мы работаем в соответствии с
международными
стандартами
ИСО,
согласно
которым
лаборатория должна оценивать неопределенность выполняемых
анализов.
В общем виде Вы записываете результат анализа вместе
указанием суммарной погрешности:
(а ±Δа),
где а – результат анализа; Δа – суммарная погрешность.
Результат анализа по стандартам ИСО должен
представлен с указанием неопределенности в виде:
(а ±Uа),
где Uа - расширенная неопределенность анализа.
11
с
быть
Значит дело только в названии?
Не только в названии, но и в отличии методов оценивания,
которое поясняет следующая схема:
МВИ
*Погрешность
δ
приписывается на
основании данных
методики анализа
(а ±Δа)
*Неопределенность
(а ±Uа)
ОЦЕНИВАНИЕ
НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ
12
оценивается
самостоятельно, в
т.ч. путем
проведения особых
измерений
12
Раньше мы приписывали значение суммарной
погрешности Δа результату анализа автоматически. По
новой же схеме необходимо проводить специальное
исследование с целью оценивания неопределенности
Ua.
Периодичность
оценивания
неопределенности
определяется самой лабораторией при планировании
работ
по
текущему
контролю
достоверности
выполняемых анализа.
13
Оценка неопределенности
1) Составление таблицы, в которой приводятся все
источники неопределенности и их количественные
оценки: u1, u2, и т.д.
2) Расчет суммарной стандартной неопределенности
ucумм.
3) Расчет расширенной неопределенности
U = 2 ucумм.
14
*
Неопределенность измерения обусловлена в общем случае рядом
влияющих факторов.
*
При анализе полноты требований к факторам, влияющим на
неопределенность измерений, следует учитывать, что в общем случае
она зависит от свойств применяемых СИ, способов и методов их
использования, правильности калибровки и поверки СИ, условий, в
которых производится измерение, скорости (частоты) изменения
измеряемых величин, алгоритмов вычислений и др.
*
Неопределенность измерения обычно включает в себя много
составляющих.
*
Для корректной оценки неопределенности измерений необходимо на
основе
имеющейся
исходной
информации
провести
расчет
характеристик составляющих неопределенности, а затем найти ее
суммарное значение.
*
При отсутствии части исходной информации принимают те или иные
допущения, предположения.
*
Вычисление
сложения
суммарной
неопределенности
15
проводится
путем
Возможные источники неопределенности:
*
*
*
*
*
*
*
смещение результатов, связанное с приборами;
чистота реагентов;
условия измерений;
влияние пробы;
вычислительные эффекты;
смещение результатов, связанных с оператором;
случайные эффекты, которые учитываются в зависимости от
поставленной аналитической задачи
16
*
Руководство по выражению неопределенности
измерений (Guide to the Expression of Uncertainty in
Measurement – GUM).
* Руководство ЕВРАХИМ/СИТАК «Количественное
описание
неопределенности
в
аналитических
измерениях».
* РМГ 43-2001 ГСИ. Применение "Руководства по
выражению неопределенности измерений“
* Р 50.1.060-2006 Руководство по использованию
оценок
повторяемости,
воспроизводимости
и
правильности
при
оценке
неопределенности
измерений.
17