Разработка методики расчёта неопределённости измерения кислотности горчицы пищевой

     Если  мерой неопределённости является суммарная  стандартная неопределённость , то результат может быть записан так:

     результат: y(единиц) при стандартной неопределённости (единиц).

     Если  мерой неопределённости является расширенная  неопределённость U, то лучше всего указать результат в виде

     результат: (y ± U) (единиц). 
 

             
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

      

3 Разработка методики расчёта неопределённости измерения кислотности горчицы пищевой 

     Целью любого измерения является нахождение истинного значения измеряемой физической величины. Истинным же значением является значение, которое идеальным образом характеризует в качественном и количественном отношении соответствующую физическую величину. Количественной оценкой точности результата измерений  является погрешность, определяемая отклонением результата измерения от истинного значения измеряемой величины. Погрешность результата измерения указывает границы неопределённости значения измеряемой величины. То есть неопределенность является количественной мерой того, насколько надёжной оценкой измеряемой величины является полученный результат. И оценивают неопределённость для того, чтобы охарактеризовать разброс значений, которые могли бы быть приписаны измеряемой величине. К тому же чем меньше неопределённость, тем правильнее и точнее были проведены измерения.

     Для того, чтобы метод оценки точности был единым во всём мире, чтобы результаты измерений, проводимые в разных странах, можно было легко сличать, международными организациями был разработан международный документ, содержащий концепцию описания результатов измерений: "Руководство по выражению неопределённости в измерениях". Использование простой и единой, а не многих различных методик по оцениванию неопределенности внутри отдельных метрологических организаций и служб, позволяет быстрее обеспечить согласованность результатов измерений, упрощая, таким образом, их трактовку и дальнейшее правильное использование, как в рамках отдельной организации, так и вне её пределов.

     Данное  пособие содержит последовательное изложение научных принципов, математических выкладок и правил, а также практических рекомендаций, в соответствии с которыми следует выполнять оценивание неопределенности при калибровках, испытаниях, метрологической аттестации и сертификации стандартных образцов и эталонных материалов, научно-исследовательских работах, межрегиональных и международных сличениях и любых других работах, связанных с измерениями и оценкой их точности.

     С целью способствования сотрудничеству между лабораториями и органами по аккредитации, взаимного признания  результатов измерений и гармонизации национальных требований и процедур с международными в Республике Беларусь введён национальный стандарт СТБ ИСО/МЭК 17025 "Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий".

     Документом, содержащим математический анализ точности проведения измерений, является методика расчёта неопределённостей. Она состоит из следующих разделов:

1. назначение;
2. измерительная задача;
3. модель измерения;
4. результаты измерения;
5. анализ входных величин;
6. корреляции;
7. суммарная неопределённость;
8. расширенная неопределённость;
9. полный результат измерения;
10. примечания.

     В данной курсовой работе разработана методика расчёта неопределённости измерения кислотности горчицы пищевой.

     В разделе "Назначение" представлена информация о методе, для которого проводится расчёт неопределённости, а также указан документ, в соответствии с которым разработана методика.

     В разделе "Измерительная задача" приведена суть метода и используемое оборудование с указанием соответствующего ТНПА.

     Модель  измерения содержит непосредственно  формулу расчёта измеряемой величины, то есть составлена модель измерения. Здесь приведены также все возможные источники неопределённости.

     В разделе "Результаты измерений" ставится конкретная задача измерения, а также  способ её решения.

     Следующим этапом после выявления источников неопределённости и постановки задачи является количественное описание неопределённостей, возникающих от этих источников. Для каждой входной величины определён тип неопределённости, вид распределения, установлено оценённое значение, интервал, в котором находится значение входной величины, и стандартная неопределённость.

     Далее проведен анализ корреляций, то есть оценена связь между входными величинами (их зависимость друг от друга). В данном случае все входные величины некоррелированы.

     В разделе "Стандартная неопределённость" содержится расчёт суммарной, или комбинированной, стандартной неопределенности, которая представляет собой стандартное отклонение оценки выходной величины или результата измерения и характеризует разброс значений, которые могут быть с достаточным основанием приписаны измеряемой величине. Предварительно рассчитана оценка выходной величины из уравнения связи.

     Расчёт  расширенной неопределённости проведен путём умножения стандартной неопределённости выходной величины на коэффициент охвата, при выборе которого учитывается требуемый уровень достоверности, информация о предполагаемом распределении и о количестве наблюдений, использованных для оценки случайных эффектов.

     В разделе "Результат измерения" представлен конечный результат измерений, который состоит из оценки выходной величины и неопределённости (суммарной стандартной или расширенной).

     В примечании помещён бюджет неопределённости, который служит для обобщения и наглядного представления всей полученной и проанализированной ранее информации в количественной форме о входных величинах с целью облегчения непосредственного расчета значения стандартной неопределенности выходной величины. Бюджет неопределенности используется для анализа вкладов от каждого источника неопределенности в суммарную неопределенность для определения точности измерительного процесса, корректировки модели измерения или поиска способов уменьшения влияния некоторых источников неопределенности. 
 
 
 
 

4. Пример расчёта неопределённости

 

     Методика  расчёта неопределённости метода определения  кислотности горчицы пищевой описана в Приложении А. Здесь же будут приведены только расчеты стандартных неопределённостей всех входных величин, а также рассчитаны суммарная и расширенная неопределённости.

      1 В ходе проведения испытаний было проведено 4 параллельных опыта по определению кислотности горчицы пищевой.

                     1) опыт: Х₁ = 1,958 %

                 2) опыт: Х₂ = 1,959 %

                 3) опыт: Х₂ = 1,954 %

                 4) опыт: Х₄ = 1,957 %

        = = 1,957 % 

      2 Расчёт стандартных неопределённостей всех входных величин представлен в таблице 4.1. 

      Таблица 4.1

 
 
 
 

Продолжение таблицы 4.1

 

Окончание таблицы 4.1

 

3. Теперь  рассчитаем суммарную неопределённость.

 U_c(X) = 1,957× ×       

     4 Расширенная неопределённость рассчитывается  как произведение суммарной неопределённости  на коэффициент охвата, который для выбранного уровня доверия Р=95 % k=2.

   

  U = k · U_c = 2 · 0,0696 = 0,139 % 

      5 Полный результат измерения имеет следующий вид: 

      (1,957 ± 0,139 ), % 

6 Бюджет неопределённости приведен в Приложении В. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Заключение 

     В ходе данной курсовой работы была разработана  методика расчёта неопределённости измерения кислотности горчицы пищевой. Предварительно составили модель измерения и определили все источники неопределённостей. Также был сделан подробный анализ входных величин и рассчитаны стандартные неопределённости от каждой из них.

     Таким образом, суммарная стандартная  неопределённость составила 0,0696 % и  можно сделать вывод, что данный метод является достаточно точным для определения кислотности горчицы пищевой. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  использованных источников 

1. Ламоткин, С.А., Егорова, З.Е., Заяц, Н.И. Основы стандартизации,

сертификации, метрологии. – Мн.: БГТУ, 2005. – 372