Repetabilitate
Acest articol sau secțiune pe tema metrologiei nu citează sursele necesare sau cei prezenți sunt insuficienți . |
Repetabilitatea este gradul de acord între o serie de măsurători ale aceluiași măsurand (cantitatea măsurată), atunci când măsurătorile individuale sunt făcute lăsând condițiile de măsurare neschimbate. În special, măsurile trebuie să respecte următoarele condiții:
- trebuie menținută aceeași metodă de măsurare;
- acestea trebuie efectuate de același operator;
- acestea trebuie efectuate cu același instrument de măsurare ;
- ele trebuie făcute în același loc;
- acestea trebuie realizate cu aceleași condiții de utilizare a instrumentului și a măsurandului;
- trebuie făcut într-o perioadă scurtă.
Repetabilitatea nu trebuie confundată cu reproductibilitatea , care evaluează acordul rezultatelor măsurătorilor, variind una sau mai multe condiții de măsurare.
Prezența discrepanțelor la aceleași condiții de măsurare evidențiază existența surselor de eroare aleatorie . Acestea din urmă sunt un rezultat natural al imposibilității practice de a controla perfect toate sursele infinite de influență. Ceea ce este crucial în practică este că discrepanțele nu sunt atât de mari încât să facă măsurarea nesemnificativă. Prin urmare, evaluarea repetabilității este fundamentală în definirea acurateței măsurătorii.
Eroare de repetabilitate
Erorile care apar atunci când se fac evaluări de repetabilitate se numesc erori de repetabilitate și sunt un element în evaluarea incertitudinii de măsurare .
Eroarea repetabilității este de fapt limita inferioară a preciziei maxime obținute din măsurători. Acest lucru se datorează faptului că, deși erorile sistematice ar putea fi îmbunătățite (cu un control al condițiilor la graniță, o îmbunătățire instrumentală sau metodologică), erorile aleatorii prin definiție nu pot.
Sursele de erori aleatorii sunt nesfârșite, pentru a cita câteva exemple:
- instabilitatea măsurandului (zgomot de fond, mișcare browniană);
- erori de citire a operatorului;
- perturbări ale circuitelor electrice;
- valoarea accelerației gravitaționale locale;
- deformarea elastică a structurilor sau echipamentelor de susținere;
- instabilitatea condițiilor de mediu (convecție atmosferică, radiații infraroșii).
- repetabilitatea instrumentelor de măsurare (erori de repetabilitate instrumentală).
Evaluare cantitativă
Pentru a evalua cantitativ eroarea de repetabilitate, este necesar să se efectueze o serie semnificativă de măsurători în care condițiile limită nu s-au modificat.
În mod obișnuit, această eroare este exprimată ca abaterea maximă detectată într-o serie semnificativă de măsurători:
- Erip = (Vmax-Vmin)
- unde este:
- Erip = eroare de repetabilitate
- Vmax = valoarea maximă măsurată
- Vmin = valoarea minimă măsurată
Abordarea statistică
Odată cu publicarea ISO-GUM și răspândirea abordării statistice în determinarea preciziei măsurătorilor, repetabilitatea este exprimată din ce în ce mai mult cantitativ în termeni de dispersie a rezultatelor măsurătorilor.
Prin analiza unei caracteristici metrologice concepute pentru a evalua erorile aleatorii, se așteaptă o distribuție gaussiană a valorilor citite; prin urmare, contribuția la incertitudine a erorii de reproductibilitate poate fi evaluată ca fiind egală cu abaterea standard a valorilor .
Dacă este detectată o curbă de distribuție non-gaussiană, ar trebui suspectată o eroare sistematică și ar fi necesară o analiză mai complexă.
În practică, având în vedere că este dificil să se efectueze o serie mare de măsurători (pentru o evaluare riguroasă a varianței statistice), se folosește o analiză simplificată, dar substanțial corectă, deoarece este rezultatul unei abordări conservatoare: contribuția la incertitudine este evaluată ca jumătate de lățime a erorii de repetabilitate împărțită la rădăcina 3 (se aplică coeficientul pentru o dispersie dreptunghiulară). Acesta este:
- Irip = Erip / (2 * radq (3))
- unde este:
- Erip = eroare de repetabilitate (vezi mai sus)
- Irip = contribuția incertitudinii erorii de repetabilitate.
Notă . În cazurile exprimate mai sus, incertitudinea este exprimată cu un coeficient de încredere „1” (egal cu aproximativ 68% din cazuri); dar, în mod normal, în documente incertitudinile sunt exprimate cu un coeficient de încredere „2” (egal cu aproximativ 95% din cazuri).
Repetabilitatea unui instrument de măsurare
Repetabilitatea unui instrument este gradul de acord găsit asupra măsurătorilor unui anumit instrument, atunci când măsoară același măsurand, în aceleași condiții de măsurare. Instrumentele, care sunt complexe din punct de vedere constructiv prin natură, presupun o infinitate de mici erori de natură diferită, care combinate duc la erori de măsurare aleatorii.
Evaluarea repetabilității instrumentale face parte din operația de calibrare a instrumentului și trebuie efectuată în laboratoare care asigură cel mai bun control al condițiilor de măsurare. În aceste laboratoare, a fost evaluată incertitudinea de măsurare proprie și acest lucru permite evaluarea corectă a măsurii în care instrumentul examinat este repetabil.
Pentru calcularea erorii de repetabilitate instrumentală, se aplică indicațiile generale.
Trebuie remarcat faptul că pentru a efectua repetabilitatea unui instrument este necesar doar ca măsurătorile să fie efectuate: a) folosind un eșantion de referință a cărui caracteristică particulară este stabilitatea cantității furnizate chiar și într-un timp relativ scurt, dar suficient pentru a efectua măsurători, b) ale unui mediu ale cărui condiții climatice (în special temperatura) sunt menținute stabile pe toată durata testelor. Prin urmare, testele nu trebuie efectuate de un laborator specializat sau certificat, deoarece rezultatul măsurătorilor nu depinde de incertitudinea laboratorului, ci doar de respectarea celor două puncte menționate mai sus. În general se efectuează 25-50 de repetări ale măsurătorii și se calculează abaterea standard, sau abaterea standard, care înmulțită cu un coeficient K, numit factor de acoperire, stabilește probabilitatea ca valoarea reală a măsurandului să fie inclusă în intervalul de încredere al aproximativ 68,3% pentru K = 1, 95,45% pentru K = 2 și 99,73% pentru K = 3. Numai în cazuri speciale, cum ar fi în industria auto, valoarea K este egală cu 4 utilizată pentru un interval de încredere cu ≈ 99,994%
Repetabilitatea unui actuator
Repetabilitatea unui actuator , în cazul în care prin actuator înțelegem un organ mecanic care este poziționat în spațiu, este capacitatea sistemelor de acționare și control de a se deplasa în același punct din spațiu, urmând alte mișcări. De exemplu, un braț robotizat ar putea repeta o cale necesară pentru a efectua o muncă și care trebuie să se regăsească cu o anumită precizie în puncte specifice ale căii.
Repetabilitatea este influențată de viteza cu care se mișcă actuatorul, timpul necesar pentru corectarea poziției finale, uzura mecanică, condițiile de mediu (temperatură, umiditate).
Uneori, actuatorul este, de asemenea, necesar pentru a corecta efectele gravitației asupra actuatorului în sine și, eventual, a inerției sarcinii. De exemplu, un pistoan care împinge pachetele pentru ambalare poate fi mai puțin repetabil dacă, din când în când, pachetele au greutate diferită și contribuie la inerția mișcării pistonului.
