Academic Journal
Study of approaches to determining the required number of multiple observations
| Title: | Study of approaches to determining the required number of multiple observations |
|---|---|
| Source: | Український метрологічний журнал / Ukrainian Metrological Journal; № 3 (2022); 9-13 Украинский метрологический журнал / Ukrainian Metrological Journal; № 3 (2022); 9-13 Ukrainian Metrological Journal; No. 3 (2022); 9-13 |
| Publisher Information: | National Scientific Centre "Institute of Metrology", 2022. |
| Publication Year: | 2022 |
| Subject Terms: | количество многократных наблюдений, оценка неопределенности измерения, модель неопределенности GUM, метод Монте-Карло, закон распространения расширенной неопределенности, кількість багаторазових спостережень, оцінка невизначеності вимірювання, модель невизначеності GUM, закон поширення розширеної невизначеності, number of multiple observations, measurement uncertainty evaluation, GUM uncertainty framework, Monte Carlo method, Law of expanded uncertainty propagation (LEUP) |
| Description: | Обговорюється необхідність визначення мінімальної кількості спостережень під час розробки методики вимірювань в акредитованих за вимогами стандарту ISO/IEC 17025:2017 лабораторіях. Вихідними даними для обчислення є цільова розширена невизначеність, стандартна інструментальна невизначеність засобу вимірювання та оцінка стандартного відхилення розкиду його показань. Розглянуто способи оцінки числа спостережень при оцінюванні розширеної невизначеності за методикою “Керівництва з оцінювання невизначеності вимірювань” (GUM), методом Монте-Карло (ММК) та при використанні запропонованого авторами Закону розповсюдження розширеної невизначеності (ЗРРН), який дозволяє отримувати оцінки невизначеності вимірювань, близькі до оцінок, що отримують за допомогою ММК. У першому випадку (GUM) побудовано номограму, що дозволяє визначити мінімально необхідну кількість багаторазових спостережень на основі співвідношень заданих значень розширеної невизначеності вимірювання для ймовірності 0,9545 та оцінки стандартного відхилення розкиду показань засобу вимірювання до його стандартної інструментальної невизначеності. У випадку розрахування невизначеності вимірювань на основі ММК було запропоновано математичну модель обчислень, за допомогою програми NIST Uncertainty Machine здійснено моделювання нормального закону, який приписується інструментальній невизначеності типу В, та закону розповсюдження Стьюдента, який приписується невизначеності типу А, і на його основі для ймовірності 0,95 побудовано діаграму для розрахунку необхідної кількості спостережень при виконанні багаторазових вимірювань. Застосування ЗРРН виявилось найбільш універсальним для розрахунку необхідної кількості спостережень, оскільки дозволило отримати апроксимуючі вирази для ймовірностей 0,95 і 0,9545 та для нормального й рівномірного законів, що приписуються інструментальній невизначеності засобу вимірювання. The necessity to determine the minimum number of observations when developing a measurement procedure in accredited test and calibration laboratories is discussed. The methods of evaluating the number of observations when evaluating the expanded measurement uncertainty using the GUM method, the Monte Carlo method, and based on the Law of the expanded uncertainty propagation are considered. In the first case, a nomogram is constructed that allows determining the minimum required number of multiple observations based on the given values of the expanded measurement uncertainty for a probability of 0.9545, the standard deviation of the scattering of the indications of a measuring instrument and the normally propagated standard instrumental uncertainty of type B. In the case of calculating the measurement uncertainty based on the Monte-Carlo method, a normal law and the Student’s law of propagation with given characteristics was modelled, and on its basis, for a probability of 0.95, a diagram to calculate the required number of observations when performing multiple measurements was constructed. The application of the Law of the expanded uncertainty propagation proved to be the most universal for calculating the required number of observations, since it made it possible to obtain approximating expressions for both probabilities and for the normal and uniform laws attributed to the components of type B. Обсуждается необходимость определения минимального количества наблюдений при разработке методики измерений в аккредитованных испытательных и калибровочных лабораториях. Рассмотрены способы оценки числа наблюдений при оценке расширенной неопределенности по методике GUM, методу Монте-Карло и на основе Закона распространения расширенной неопределенности. В первом случае построена номограмма, позволяющая определить минимально необходимое количество многократных наблюдений на основе заданных значений расширенной неопределенности измерений для вероятности 0,9545, стандартного отклонения разброса показаний измерительного прибора и нормально распределенной стандартной инструментальной неопределенности типа В. Вслучае расчета неопределенности измерений на основе метода Монте-Карло было произведено моделирование нормального закона и закона распространения Стьюдента с заданными характеристиками и на его основе для вероятности 0,95 построена диаграмма для расчета необходимого количества наблюдений при выполнении многократных измерений. Применение Закона распространения расширенной неопределенности оказалось наиболее универсальным для расчета необходимого количества наблюдений, поскольку позволило получить аппроксимирующие выражения для обоих значений вероятности, а также для нормального и равномерного законов, приписываемых компонентам типа В. |
| Document Type: | Article |
| File Description: | application/pdf |
| Language: | English |
| ISSN: | 2306-7039 2522-1345 |
| Access URL: | http://umj.metrology.kharkov.ua/article/view/269582 |
| Accession Number: | edsair.scientific.p..00b5e32fc062cd0a9c5af1aacc008c41 |
| Database: | OpenAIRE |
| ISSN: | 23067039 25221345 |
|---|