اندازه گیری های عدم قطعیت

اندازه گیری های عدم قطعیت مسئله مشهور است که بسیاری از روش های تجزیه ای، به رسمیت شناخته شده بین المللی، شکل ارائه نتیجه را گزارش می کنند و محدودیت هایی را برای نتایج مشخص می کنند. در این شرایط، به آزمایشگاه ها توصیه می شود که عدم قطعیت را برآورد کنند، زیرا تجربه نشان می دهد که محدودیت های وضع شده توسط روش های رسمی استاندارد برای تضمین نتایجی که برای هدف مناسب هستند، کافی نیست.

واژه نامه بین المللی اصلاح شده اندازه شناسی (VIM) و اصطلاحات عمومی در اندازه شناسی، عدم قطعیت را به عنوان “پارامتر مثبت و غیرمنفی که پراکندگی مقادیر کمیت اختصاص یافته به مقدار قابل اندازه گیری را بر اساس اطلاعات مورد استفاده، مشخص می کند” تعریف می کند. مقدار قابل اندازه گیری به عنوان “کمیت خاصی که باید اندازه گیری شود” تعریف شده است. با توجه به این تعریف، واضح است که برآورد عدم قطعیت در تفسیر نتایج و به ویژه مقایسه آنها با محدودیت های قانونی انطباق ضروری است. بنابراین، ISO 17025 از سال 2001، برای آزمایشگاه های آزمایشگاهی الزام می کند که روش هایی را برای برآورد عدم قطعیت اعمال کنند و در صورت لزوم بتوانند با نتایج برگشتی مرتبط شوند. در واقع، بند 7.2.1.1 از ISO 17025: 2017 گزارش می دهد که “آزمایشگاه باید از روش ها و رویه های مناسب برای تمام فعالیت های آزمایشگاهی و در صورت لزوم، برای ارزیابی عدم قطعیت اندازه گیری و نیز تکنیک های آماری برای تجزیه و تحلیل داده ها استفاده کند.”

بنابراین، عدم قطعیت پارامتر مرتبط با نتایج یک اندازه گیری ممکن است انحراف معیار باشد که عدم قطعیت اندازه گیری استاندارد نامیده می شود و احتمال پوشش تعیین شده ای دارد. به عبارت دیگر، عدم قطعیت یک بازه را فراهم می کند که مقدار مقدار قابل اندازه گیری می تواند با احتمال تعیین شده در آن یافت شود. معمولاً حرف کوچک u برای نشان دادن عدم قطعیت استفاده می شود اما مهم است که اصطلاحات مختلف عدم قطعیت را بشناسیم:

1. عدم قطعیت اندازه گیری استاندارد – u (xi)
2. عدم قطعیت اندازه گیری استاندارد ترکیبی – uc (y)
3. عدم قطعیت اندازه گیری گسترده – U = k uc

اولی معمولاً به صورت انحراف معیار برای کمیت xi بیان می شود، دومی ترکیب ریاضی چندین عدم قطعیت اندازه گیری استاندارد فردی است و در نهایت، سومی به سادگی با ضرب انحراف معیار ترکیبی در یک ضریب پوشش (k)، معمولاً 2، به دست می آید.

با در نظر گرفتن این تعاریف، شناسایی تمام منابع عدم قطعیت اندازه گیری با هدف نهایی کاهش عدم قطعیت کلی و قرار گرفتن در محدوده های قابل قبول مورد نیاز مشتری مهم است. یادآوری این نکته ارزشمند است که بسیاری از قوانین بین المللی و ملی نیاز به استفاده از روش تجزیه ای را که می تواند نتایج را با عدم قطعیت اندازه گیری ثابت ارائه دهد، الزامی می کنند.

یک نتیجه، عدم قطعیت معمولاً با یک عدد و سپس یک علامت ± بیان می شود. به عنوان مثال: 10 ± 1 میلی گرم/لیتر در سطح اطمینان 95٪ به ما می گوید که اندازه گیری بین 9 و 11 میلی گرم/لیتر است. باید دقت شود که عدم قطعیت را با خطا اشتباه نگیرید، جایی که خطا تفاوت بین مقدار اندازه گیری شده و “مقدار واقعی” است.

عدم قطعیت از آن جهت مهم است که به ما می گوید نتیجه چقدر خوب است و برای مثال در کالیبراسیون یا بررسی تلرانس ها استفاده می شود.

در آزمایشگاه، خطاها و عدم قطعیت ها از منابع بسیاری ناشی می شوند اما مهمترین آنها عبارتند از:

• ابزار اندازه گیری
• نمونه
• فرایند اندازه گیری (مراحل روش)
• عدم قطعیت های خارجی مانند کالیبراسیون ابزار
• مهارت تکنسین
• نمونه برداری
• شرایط محیطی

اکنون خواهیم دید که چگونه “عدم قطعیت اندازه گیری” (MU) را محاسبه کنیم.