Mjerna nesigurnost umjeravanja – babaroga iz laboratorija

15.07.2020. | Umjeravanje |

Sigurno ste već puno puta čuli da bez mjerne nesigurnosti, niti jedno mjerenje nema smisla. Ako je to zaista istina, kako to da u stvarnom životu iz godine u godinu preživljavamo bez mjerne nesigurnosti, a povremeno nešto čak i mjerimo?

Mjerna nesigurnost definitivno jest babaroga s kojom nas često plaše ocjenitelji i auditori, ali je li taj naš strah opravdan i znamo li zapravo što ona znači? Poznato je, čovjek ima najveći strah od nepoznatog.

Mjerna nesigurnost iz svakodnevnog života

Kada pitate kolegu ili kolegicu koliko su visoki, velika je vjerojatnost da će Vam odgovoriti bez mjerne nesigurnosti. Reći će da su visoki 175 cm, a ne 175 cm plus minus nešto. Ipak taj “plus minus nešto” postoji. Ako postavite potpitanje – koliko si siguran da si visok baš 175 cm, uglavnom nećete dobiti odgovor – 100%, nego će Vam ljudi reći, pa tu negdje… 174, 176… tu negdje. AHA! Evo nam mjerne nesigurnosti. Uobičajeno je da će na Vaše inzistiranje ljudi posumnjati u 1 centimetar “gore” ili “dolje” i ako želite to matematički iskazati, osoba je visoka (175±1) cm. To je naša procijenjena mjerna nesigurnost stečena iskustvom i nitko Vam neće reći da je (175±5) cm, niti (175,00±0,05) cm. Dakle, prirodno ćete dobiti realnu mjernu nesigurnost, niti premalu, niti preveliku.

Visina čovjeka je dobra ilustracija koju svatko može razumjeti, ali možda nije ključna ni za jedan tipični zadatak iz svakodnevnog života (iako može biti važna da ne lupite glavom o štok). Stoga zamislimo da s nekim trebate iznijeti stol iz prostorije, a iz nekog razloga ga ne smijete okretati (stol, naravno). U tom slučaju je bitno koja je širina stola i ona mora očito biti manja od širine vrata.

Ako kažete svom suradniku da uzme “metar” i izmjeri širinu stola, najvjerojatnije nećete dobiti odgovor (70,0±0,3) cm, nego će Vam reći – stol je širine 70 cm. Ali ako su vrata širine 72 cm, a Vi zapnete, itekako ćete se ljutiti jedan na drugog, iako ste oboje mislili na 70 cm. Međutim, nažalost, on je “mislio” na (70±3) cm, a Vi ste pak mislili na (70±1) cm.

Čini se da i u svakodnevnom životu mjerna nesigurnost može predstavljati problem ako je ne iskazujemo, nego zanemarujemo ili pretpostavljamo. No, pravi problemi nastaju tek u našem profesionalnom životu i radu gdje je uobičajeno mjeriti veličine za koje uopće nemamo osjećaj.

ŠTO SE ODREĐUJE UMJERAVANJEM?

Umjeravanje je posebna vrsta mjerenja kod kojeg ne određujemo neku fizikalnu veličinu, nego najvažnije parametre mjernog instrumenta. Najčešće je to samo odstupanje, tj. pogreška.

Rezultat (krajnji proizvod) tipičnog umjeravanja je – pogreška nekog mjernog instrumenta, a kao i svaki drugi rezultat mjerenja i rezultat umjeravanja ima svoju pridruženu mjernu nesigurnost, jer ni u što ne možemo biti sigurni 100%.

Važno je ne zaboraviti da je mjerna nesigurnost umjeravanja pridružena pogrešci instrumenta, a ne samoj fizikalnoj veličini. Npr. ako u potvrdi o umjeravanju za termometar čija pogreška (ili odstupanje) pri temperaturi +50 ºC iznosi -1 ºC piše da je mjerna nesigurnost umjeravanja 0,15 ºC, to nije mjerna nesigurnost izmjerene temperature (+50 ºC), nego mjerna nesigurnost iskazane pogreške termometra (-1 ºC).

MJERNA NESIGURNOST UMJERAVANJA = KVANTIFICIRANA SUMNJA

Kada želimo izbjeći komplicirane i teško razumljive definicije iz službene literature – onda je najbolje o mjernoj nesigurnosti razmišljati kao o kvantificiranoj sumnji. U svaki rezultat morate sumnjati, no kada toj sumnji pridružite konkretan broj – to zovemo mjernom nesigurnošću. U našem primjeru s termometrom, 0,15 ºC je broj koji opisuje koliko sumnjamo u rezultat umjeravanja – odnosno pogrešku tj. odstupanje termometra. Ako u pogrešku (-1 ºC) sumnjamo 0,15 ºC – to znači da bismo rekli da mislimo da je pogreška između -1,15 ºC i -0,85 ºC.

Mjernu nesigurnost umjeravanja nekog mjernog instrumenta dobar umjerni laboratorij određuje uzimajući u obzir čitav niz doprinosa koje možemo grupirati u 5 skupina. Svaki od doprinosa povećava mjernu nesigurnost, odnosno našu kvantificiranu sumnju.

  1. Sumnjamo u pokazivanje našeg etalona jer znamo da ni on nije savršen (npr. i on ima svoju mjernu nesigurnost umjeravanja, ima konačan broj znamenki u rezoluciji, mijenja se tijekom vremena dugoročno – tzv. drift ili klizanje itd.)
  2. Sumnjamo u našu metodu i mjeritelje (npr. razlučivost pri očitavanju analogne skale, mirnoća ruke, paralaksa)
  3. Sumnjamo u uvjete okoliša pri umjeravanju (npr. širenje materijala s temperaturom kod umjeravanja mjerila duljine, isparavanje vode kod umjeravanja mjerila obujma itd.)
  4. Sumnjamo, tj. znamo da osim samog etalona, niti dodatna oprema korištena za umjeravanje nije savršena (npr. prostorni gradijenti kupke kod umjeravanja termometara, stabilnost klima komore kod umjeravanja higrometara itd.). Međutim, najčešće je najveći doprinos mjernoj nesigurnosti umjeravanja onaj koji nema direktne veze s umjernim laboratorijem.
  5. Vaš instrument nije savršen (npr. njegova rezolucija ili razlučivost, stabilnost očitanja, histereza (kod higrometara i manometara), nehomogenost termopara (kod digitalnih termometara s termoparovima), utjecaj termičkog zračenja (kod sušionika i sterilizatora), ravnost mjernih površina (kod pomičnih mjerila i mikrometara) itd, itd.)

Sve te sitne, također kvantificirane sumnje i utjecaji na kraju u matematičkoj kombinaciji čine ukupnu mjernu nesigurnost umjeravanja Vašeg instrumenta.

Upozorenje: nije svaka iskazana mjerna nesigurnost na papiru – istinita. “Tvornički certifikati” i neakreditirane potvrde o umjeravanju, ukoliko uopće sadrže nekakvu navedenu mjernu nesigurnost, iskazuju je i do 10x manju od stvarne. To je jednostavna posljedica činjenice da tvorničke certifikate ne provjerava niti jedna neovisna institucija, dakle proizvođač može u njima pisati što god želi. Čak i kod ISO/IEC 17025 akreditiranih potvrda o umjeravanju često se nađu mjerne nesigurnosti koje ne odgovaraju stvarnosti (više o tome pročitajte ovdje) , ali kod akreditiranih laboratorija barem postoji nekakav sustav kontrole čija je svrha da te mjerne nesigurnosti umjeravanja budu što pouzdanije. Važno je da pronađete umjerni laboratorij kojem možete vjerovati.

KAKO “PREVESTI” MJERNU NESIGURNOST IZ POTVRDE O UMJERAVANJU NA NAMA RAZUMLJIV JEZIK?

Ako pretpostavimo da je potvrda o umjeravanju za Vaš mjerni instrument ISO/IEC 17025 akreditirana potvrda, to znači da je mjerna nesigurnost iskazana u njoj sigurno tzv. proširena (k=2) mjerna nesigurnost, a to znači da je vjerojatnost da se stvarna vrijednost pogreške (ili nekog drugog parametra kojem je mjerna nesigurnost pridružena) nalazi unutar intervala iskazane mjerne nesigurnosti – otprilike 95%. No, iako to u ovoj općoj formulaciji zvuči komplicirano, mjerna nesigurnost u potpunosti gubi karakteristike babaroge kad je počnete čitati “u prijevodu”, odnosno na način koji ćemo ilustrirati primjerima…

Prijevod tabličnih rezultata umjeravanja iskazanih u potvrdama o umjeravanju, u svom općem obliku glasi:

Mogu biti 95% siguran da će pri (fizikalna veličina) od otprilike (točka umjeravanja), odstupanje mog (instrument) biti između (odstupanje minus mjerna nesigurnost) i (odstupanje plus mjerna nesigurnost) ºC.

 

PRIMJER 1: TERMOMETAR

1. redak: Mogu biti 95% siguran da će pri temperaturi od otprilike 0 ºC, odstupanje mog termometra biti između +0,117 ºC i +0,283 ºC.

2. redak: Mogu biti 95% siguran da će pri temperaturi od otprilike 50 ºC, odstupanje mog termometra biti između -0,097 ºC i +0,097 ºC.

3. redak: Mogu biti 95% siguran da će pri temperaturi od otprilike 100 ºC, odstupanje mog termometra biti između -0,41 ºC i -0,19 ºC.

 

PRIMJER 2: POMIČNO MJERILO (“ŠUBLER”)

Mogu biti 95% siguran da će pri duljini od otprilike 131,4 mm, odstupanje mog pomičnog mjerila biti između -0,01 mm i +0,05 mm.

 

PRIMJER 3: VAGA

Mogu biti 95% siguran da će pri masi od otprilike 200 g, odstupanje moje vage biti između -0,0016 g i -0,0004 g.

A sada – odaberite 7 slučajnih potvrda o umjeravanju za svoju opremu, i pročitajte naglas rezultate u tablicama korištenjem ovog prijevoda. Babaroga će nestati kao da je nikad nije ni bilo!

 

P.S. U slučaju da imate baš neku specifičnu potvrdu o umjeravanju za neki specifični instrument, i niste sigurni kako implementirati našu antibabarožju terapiju, javite nam se na laboratorij@metroteka.com. Nema te potvrde o umjeravanju koju nećemo zajednički prevesti i nema te babaroge koju nećemo istjerati.

Podijeli ovaj članak

Prethodni članak

Kaizen – neprekidno (samo)poboljšanje

Sljedeći članak

Metrotekinih 15 pravila dobrog GxP mapiranja