كيفية تقدير عدم اليقين في القياسات لمختبرات الكيمياء

 

مقدمة

يختلف تقدير عدم اليقين في القياسات في مختبرات الكيمياء اختلافًا كبيرًا مقارنةً بأنواع المختبرات الأخرى. تحتاج معظم مختبرات الكيمياء إلى استخدام عمليتين مختلفتين لتقدير عدم اليقين.

عادةً، توجد عملية واحدة لتقييم عدم اليقين في القياسات الفيزيائية، وأخرى لقياسات الكيمياء التحليلية. على الرغم من أن كل تحليل لعدم اليقين يستخدم طريقة GUM، إلا أن العملية اللازمة لتقدير عدم اليقين مختلفة تمامًا.

عند تقييم عدم اليقين في القياسات الفيزيائية (مثل الكتلة، والحجم، ودرجة الحرارة، والرقم الهيدروجيني، إلخ)، تُجرى العملية بشكل مشابه للطرق المستخدمة في أنواع أخرى من المختبرات. بالإضافة إلى ذلك، تتوفر العديد من الأدلة والموارد للمساعدة في تحليل عدم اليقين.

مع ذلك، عند تقدير عدم اليقين في القياسات التحليلية، تختلف العملية. هناك عملية متعددة الخطوات تحتاج إلى تقييم من البداية إلى النهاية.

تكمن مشكلة المختبرات الكيميائية في محدودية الأدلة والموارد، مما يُصعّب تقدير عدم اليقين. وهذا يُوجد فجوة في السوق، ويترك العديد من المختبرات الكيميائية دون حلول أو أمثلة لتقدير عدم اليقين.

لذلك، أعددتُ دليلاً لمساعدة المختبرات الكيميائية على تقدير عدم اليقين في القياسات لعملياتها التحليلية. المعلومات الواردة في هذا الدليل مفيدة بشكل خاص للمختبرات التي تستخدم أجهزة HPLC، وGC، وMS، وأجهزة مماثلة لاختبار العينات.

في هذا الدليل، سوف تتعلم المعلومات التالية لمساعدتك في حساب عدم اليقين للقياسات التحليلية.

• ما هو عدم اليقين في القياس
• لماذا يعد عدم اليقين في القياس مهمًا؟
• ما هي أفضل أدلة عدم اليقين للمختبرات الكيميائية؟
• كيفية تقدير عدم اليقين في مختبرات الكيمياء

 
انقر هنا لتحميل حاسبة عدم اليقين في القياسات الكيميائية مجانًا! 

  
   

ما هو عدم اليقين في القياس

وفقًا لمفردات القياس الدولية (VIM)، فإن عدم اليقين في القياس هو معلمة غير سلبية تميز تشتت قيم الكمية المنسوبة إلى القياس، بناءً على استخدام المعلومات.

 
Essentially, measurement uncertainty is an estimated range of values that your measurement result could confidently be within.

وبما أن القياسات هي في الواقع قيم مقدرة استناداً إلى عملية منهجية، فمن المناسب تقدير عدم اليقين المرتبط بالقياس.

  
   

لماذا يعد عدم اليقين في القياس مهمًا؟

يُعدّ عدم اليقين في القياس أمرًا بالغ الأهمية، وهو بنفس أهمية نتيجة القياس المُسجّلة في تقارير الاختبار. في الواقع، يُشير كلٌّ من GUM وVIM إلى أن نتيجة القياس الكاملة تحتوي على قيمة كمية مُقاسة واحدة، بالإضافة إلى عدم اليقين في القياس.

لذلك، لن تكون نتائج القياس الخاصة بك كاملة عندما لا يتم تقديم تقدير لعدم اليقين في القياس.

 
Take a look at the excerpt below from the Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement (GUM). The guide states that you should report your results with an estimate of measurement uncertainty and give the units of measurement.

 

  
   

أفضل أدلة عدم اليقين لمختبرات الكيمياء

عند تقدير عدم اليقين في القياس لمختبرات الكيمياء، هناك بعض الأدلة المتاحة التي يجب أن تعرفها.

• JCGM 100:2008
• يوراتيم/سيتاك CG4: QUAM:2012 الجزء 1
• دليل SAC/Single الفني 2

 

JCGM 100:2008: دليل التعبير عن عدم اليقين في القياس

أولاً، عليكَ معرفة دليل التعبير عن عدم اليقين في القياس، المعروف أيضًا باسم GUM. يُعرف هذا الدليل باسم JCGM 100:2008، وهو متاح على موقع BIPM الإلكتروني.

هذا الدليل هو الأكثر مرجعيةً واستخدامًا في مجال عدم اليقين في القياس. كما أنه يُؤثّر على معظم متطلبات اعتماد ISO/IEC 17025:2017. لذا، يُرجى التأكد من تنزيل نسخة منه وحفظها على جهاز الكمبيوتر وقراءتها.

انقر هنا لتحميل الدليل.

 

EURACHEM/CITAC: قياس عدم اليقين في القياس التحليلي

الدليل التالي هو الدليل الأكثر مرجعية حول عدم اليقين في القياس للمختبرات الكيميائية، وهو EURACHEM/CITAC QUAM.

يعد هذا دليلاً رائعًا وسهل القراءة، ويشتمل على عملية مفصلة بشكل رائع (مشابهة لهذا الدليل)، ويحتوي على الكثير من الأمثلة لمساعدتك في تقدير عدم اليقين.
الجانب السلبي هو أن هذا الدليل لا يتضمن أمثلة لتقدير عدم اليقين في القياس عند استخدام كروماتوغرافيا السائل عالي الأداء (HPLC) أو كروماتوغرافيا الغاز (GC) أو كروماتوغرافيا الكتلة (MS)، مما يُسبب فجوة كبيرة في العديد من المختبرات المعتمدة. وهذا أمر مؤسف للغاية، وآمل أن تُضاف أمثلة في الإصدار القادم.

انقر هنا لتحميل الدليل.

 

الدليل الفني الثاني لـ SAC/SINGLAS: دليل حول عدم اليقين في القياسات الكيميائية والميكروبيولوجية

هذا الدليل صادر عن مجلس الاعتماد السنغافوري، وهو ليس مشهورًا بنفس القدر. ومع ذلك، فهو دليل ممتاز يُسد بعض الثغرات في المعلومات الموجودة في دليل EURACHEM.

يحتوي الدليل على أمثلة رائعة، ويتضمن مثالاً لتقدير عدم اليقين لـ GC، ولكن لا يزال من الممكن الاستفادة من المزيد من الأمثلة. كما أن عملية تقدير عدم اليقين ليست مُحددة كما هو الحال في دليل EURACHEM. ومع ذلك، فهو دليل ثانوي ممتاز، وأعتقد أنه يُنصح بإضافته إلى مكتبة المراجع الخاصة بك.

انقر هنا لتحميل الدليل.

 

EURACHEM/CITAC: عدم اليقين في القياس الناتج عن دليل أخذ العينات

هذا دليل آخر من EURACHEM يتناول عدم اليقين في القياسات عند أخذ العينات. ليس دليلاً شائع الاستخدام، ولكنه دليل ممتاز.

إذا كنتَ تُجري عمليات أخذ العينات، أنصحك بتنزيله واستخدامه. يفتقر هذا الدليل إلى عملية رسمية لتقدير عدم اليقين. ومع ذلك، فهو يُغطي مصادر عدم اليقين المتعلقة بأخذ العينات، وتصميمات التجارب لقياس عدم اليقين كميًا، وأمثلة على التقنيات الإحصائية المُستخدمة لتحليل البيانات، والتي أجدها قيّمة للغاية.

انقر هنا لتحميل الدليل.

  
   

كيفية تقدير عدم اليقين في الكيمياء

يختلف تقدير عدم اليقين في القياسات في مختبرات الاختبارات الكيميائية عادةً مقارنةً بأنواع المختبرات الأخرى، خاصةً في القياسات التحليلية. هناك خطوات إضافية يجب اتخاذها وعمليات إضافية يجب تقييمها.

لمساعدتك، وضعتُ خطةً من ثماني خطوات لمساعدتك في تقدير عدم اليقين في القياس. كل خطوة من خطوات هذه الخطة مهمة، وقد أدرجتُ معلوماتٍ مفيدةً كثيرةً لإرشادك خلال العملية.

الخطوات الثماني التي سيتم تناولها في القسم هي:

• تحديد القياس
• تحديد مصادر عدم اليقين
• تحديد مصادر عدم اليقين
• تحديد مصادر عدم اليقين
• تحويل عدم اليقين إلى انحرافات معيارية
• حساب عدم اليقين المجمع
• حساب عدم اليقين الموسع
• تقييم ميزانية عدم اليقين الخاصة بك

 

الخطوة 1: تحديد القياس

أول ما يجب عليك فعله عند تقدير عدم اليقين هو تحديد القياس. سيساعدك هذا على صياغة تحليل عدم اليقين وتركيز انتباهك على ما هو أهم.

 

كيفية تحديد القياس

لتحديد وظيفة القياس، اتبع الإرشادات أدناه:

• حدد وظيفة الاختبار أو القياس التي تريد تقييمها.
• حدد طريقة القياس أو الإجراء الذي سيتم استخدامه.
• حدد المعدات التي سيتم استخدامها.
• حدد النطاق المطلوب لوظيفة القياس.
• تحديد القيم المستهدفة التي سيتم تقييمها.
• عند الاقتضاء، حدد المعادلة الرياضية التي تميز دالة القياس.

 

بحاجة الى مزيد من المساعدة

إذا كنت تواجه مشكلة في هذه العملية، فحاول الإجابة على الأسئلة التالية:

• ماذا أقيس؟
• ما هي الطريقة التي سأستخدمها؟
• ما هي المعدات والمواد التي أحتاجها؟
• ما هو نطاق (على سبيل المثال منخفض وعالي) قدراتي على القياس؟
• ما هو تركيز العينة المستهدف؟

بعد ذلك، قم بتسجيل المعلومات وأضفها إلى ميزانية عدم اليقين الخاصة بك على غرار الصورة أدناه.

 

الآن بعد أن حددت المعايير التي ستستخدمها في تقييم عدم اليقين في القياس، سيكون من الأسهل عليك إكمال الخطوات المتبقية من العملية.

 

الخطوة 2: البحث عن مصادر عدم اليقين

يختلف تحديد مصادر عدم اليقين في التحليل الكيميائي عن تحليل عدم اليقين التقليدي في القياسات الفيزيائية. مع ذلك، يُنصح بالتركيز على العملية والمعادلات المتضمنة في كل خطوة.

عند تقييم عدم اليقين في القياس في التحليل الكيميائي، ركز على عملية القياس التحليلي:

• أخذ العينات
• إعداد العينة
• التحضير القياسي
• معايرة المعدات
• تحليل العينة
• تفسير النتائج

 

كيفية العثور على مصادر عدم اليقين

للعثور على مصادر عدم اليقين للتحليل الكيميائي، اتبع الخطوات المذكورة أدناه:

• تقييم طريقة الاختبار وعملية القياس.
• تقييم معادلات القياس (إن وجدت)
• تقييم المعدات والمعايير المرجعية والكواشف.
• تحديد الحد الأدنى المطلوب من مصادر عدم اليقين.
• البحث عن مصادر المعلومات المختلفة.
• استشر خبيرًا.

قد يكون العثور على مصادر عدم اليقين أمرًا صعبًا، وقد يتطلب الكثير من الوقت والجهد والبحث. بناءً على تجربتي، يتطلب العثور على عناصر عدم اليقين عادةً 50% من الوقت المُخصص لتقدير عدم اليقين. وهذا ما يجعلها العملية الأكثر استهلاكًا للوقت في تقييم عدم اليقين في القياس.

 

مع ذلك، إذا خصصت وقتًا لتقييم عمليتك وإجراء البحث، فستتمكن من تحديد عدة مصادر لعدم اليقين لتحليلك. بعد ذلك، أعد قائمة بهذه العناصر. ستحاول تحديدها كميًا لاحقًا.

 

الخطوة 3: تحديد مصادر عدم اليقين

بعد أن حددت مصادر عدم اليقين، ستحتاج إلى جمع البيانات وتحليلها لتحديد كميتها. مع ذلك، قد تحتاج أولًا إلى تقدير عدم اليقين للمعدات التي تستخدمها عند إجراء الاختبارات الكيميائية، مثل:

• الموازين،
• الماصات،
• الأواني الزجاجية الحجمية،
• موازين الحرارة، أو
• أجهزة أخرى

على سبيل المثال، إذا كنت تستخدم ميزانًا تحليليًا وماصة لمساعدتك في تحضير عينة بتركيز محدد، فسوف تحتاج إلى تقدير عدم اليقين بالنسبة للميزان والماصة قبل تقدير عدم اليقين لعملية تحضير العينة.

إذا لم تُمثَّل عمليتك بمعادلة رياضية، فقد تحتاج إلى إجراء اختبارات دقيقة لتحديد مكونات عدم اليقين لديك. في الأساس، ستُجري تجارب وتستخدم البيانات لمساعدتك في تحديد العوامل المساهمة في عدم اليقين ومعاملات حساسيتها.

هناك تصميمان شائعان للتجربة يستخدمان في الاختبار القوي:

• تحليل عامل واحد في كل مرة (OFAT)،
• التجارب العاملية الكاملة (أي L ^k )

 

كيفية قياس عدم اليقين

 لتحديد كمية عدم اليقين، قم بتقييم كل مرحلة من مراحل عملية القياس التحليلي.
 

1. أخذ العينات

 إذا كنتَ تُجري عملية أخذ عينات، فحدد درجة عدم اليقين في نتائج الاختبار الناتجة عنها. إذا لم تُجرِ عملية أخذ عينات، ففكّر على الأقل في تقييم تجانس العينات التي تختبرها.
 

2. إعداد العينة

قيّم عملية تحضير العينة. عادةً، يمكنك تحقيق ذلك من خلال تقييم معادلة تحضير العينة، حيث يُمثل كل متغير فيها مصدرًا محتملًا للشك.

 إذا لم يتم تمثيل عملية إعداد العينة الخاصة بك بواسطة معادلة، فقد ترغب في استخدام الاختبار القوي أو تحليل عامل واحد في كل مرة (OFAT) لمساعدتك في تحديد مكونات عدم اليقين وأي معاملات حساسية ذات صلة.
 

3. التحضير القياسي

كما هو الحال مع تحضير العينات، قيّم عملية التحضير والمعادلة الرياضية لتحديد مستوى عدم اليقين الناتج عن التحضير القياسي. لا تنسَ مراجعة شهادة التحليل (COA) الخاصة بمعيارك لتحديد مستوى عدم اليقين في معيارك المرجعي.

 إذا تضمنت شهادة التحليل الخاصة بك أكثر من تقدير واحد لعدم اليقين، فاستخدم تقدير عدم اليقين المجهد أو غير المجهد. لا تستخدم تقدير عدم اليقين الجاذبي. فهو مناسب للعملية المستخدمة في وضع المعيار المرجعي، ولكنه لا يمثل بدقة عدم اليقين في تركيز المعيار.
 

4. معايرة المعدات

 قم بتقييم شهادات معايرة معداتك لحساب عدم اليقين المتعلق بالتحيز ومنحنى المعايرة ومعيارك المرجعي.
 

5. تحليل العينة

قم بمراجعة عملية الاختبار الخاصة بك وحساب عدم اليقين للعناصر التالية:

• حجم الحقنة/العينة
• دقة الكاشف
• خطية الكاشف
• حد الكشف

 بعد ذلك، قم بإجراء اختبارات التكرار والقدرة على إعادة الإنتاج لجمع بيانات عدم اليقين من النوع أ لتحليلك.
 

6. تفسير النتائج

 قيّم عملية تفسير النتائج. قد تكون لديك مصادر إضافية للشك تحتاج إلى تحديد كمّي، خاصةً إذا تطلب الأمر إجراء حسابات إضافية باستخدام نتائج تحليل العينة.
 

عرض النتائج: RSD و COV

عادةً ما تُقدَّم عناصر عدم اليقين المُقيَّمة لنتائج الاختبارات الكيميائية بوحدات قياس نسبية، مثل النسبة المئوية (%). لذلك، من الشائع قياس مصادر عدم اليقين كقيم مئوية.

عادةً، تقوم المختبرات بإجراء حسابات لتحديد:

• الانحراف المعياري النسبي (RSD) أو
• معامل التباين (CV)

من المقبول تمامًا إدراج القيم في ميزانية عدم اليقين باستخدام وحدات القياس النسبية هذه. فقط تأكد من صحة معاملات الحساسية (إن وجدت) بحيث تُعطى جميع قيم عدم اليقين القياسية بنفس الوحدات (انظر الخطوة 5).

 

الخطوة 4: تحديد مصادر عدم اليقين

عندما يتم تحديد جميع مصادر عدم اليقين لديك وقياسها كميًا، ستكون خطوتك التالية هي تحديد نوع عدم اليقين المناسب وتوزيع الاحتمالات لكل منها.

 

كيفية تحديد مصادر عدم اليقين

لتحديد مصادر عدم اليقين لديك، قم بتنفيذ المهام التالية:

• قم بتعيين تصنيف لكل مصدر من مصادر عدم اليقين: النوع أ أو النوع ب،
• تعيين توزيع الاحتمالات لكل مكون من مكونات عدم اليقين.

 

أنواع عدم اليقين

 الخطوة الأولى لتوصيف مكونات عدم اليقين لديك هي تصنيف عدم اليقين لديك إلى النوع أ أو النوع ب.
 

عدم اليقين من النوع أ

 وفقًا لمفردات القياس (VIM)، فإن عدم اليقين من النوع أ هو "تقييم لمكون عدم اليقين في القياس من خلال تحليل إحصائي لقيم الكمية المقاسة التي تم الحصول عليها في ظل ظروف قياس محددة".
 

عدم اليقين من النوع ب

وفقًا لمفردات القياس (VIM)، فإن عدم اليقين من النوع ب هو "تقييم لمكون عدم اليقين في القياس الذي يتم تحديده بوسائل أخرى غير تقييم عدم اليقين في القياس من النوع أ".

 

كيفية اختيار نوع عدم اليقين

إذا لم تكن متأكدًا من نوع عدم اليقين الذي يجب عليك تعيينه، فاسأل نفسك السؤال التالي:

1. هل قمت بجمع البيانات بنفسك عن طريق الاختبار والتجريب؟

• إذا كانت الإجابة بنعم، انتقل إلى السؤال 2
• إذا كانت الإجابة لا، اختر النوع ب

2. هل البيانات أقدم من سنة واحدة؟

• إذا كانت الإجابة بنعم، اختر النوع أ
• إذا كانت الإجابة لا، اختر النوع ب

 

 

توزيعات الاحتمالات

وهذه خطوة مهمة لأن توزيع الاحتمالات الذي تختاره سيحدد كيفية تحويل مصدر عدم اليقين إلى انحراف معياري في الخطوة التالية.

على الرغم من وجود العديد من أنواع توزيعات الاحتمالات المختلفة التي يمكنك الاختيار من بينها، فإن التوزيعات الطبيعية (أي الغاوسية) والمستطيلة (أي المنتظمة) هي الأكثر استخدامًا.

 

لتعيين التوزيع المناسب، فكر في كيفية تحديد خصائص مجموعة البيانات لكل مصدر من مصادر عدم اليقين.

إذا قمت بتقييم بيانات عدم اليقين من النوع أ، أو نتائج المعايرة، أو استخدمت مواصفات الدقة، فمن المرجح أنك تريد تعيين توزيع طبيعي.

إذا قمت بتقييم الدقة أو التأثيرات البيئية أو المادية، فقد ترغب في استخدام توزيع مستطيل.

إذا لم تكن متأكدًا من التوزيع الذي يجب عليك استخدامه، فمن الأقل خطورة عادةً تعيين توزيع مستطيل.

 

كيفية تعيين توزيع الاحتمالات

 
الخيار أ: الأفضل للبيانات من النوع أ 

 1. قم بإنشاء رسم بياني من مجموعة البيانات الخاصة بك.
2. تقييم الهيستوجرام.
3. حدد توزيع الاحتمالات الذي يميز مجموعة البيانات بشكل أفضل.

الخيار ب: الأفضل لبيانات النوع ب  

إذا كنت لا تريد أو لا تستطيع إنشاء رسم بياني لمجموعة البيانات الخاصة بك، فحاول الإجابة على الأسئلة التالية:

1. هل قمت بجمع البيانات بنفسك عن طريق الاختبار والتجريب؟

• إذا كانت الإجابة بنعم، اختر عادي.
• إذا كانت الإجابة لا، انتقل إلى السؤال 2.

2. هل قام آخرون (مثل المصنع أو مختبر آخر وما إلى ذلك) بجمع البيانات عن طريق الاختبار والتجريب؟

• إذا كنت تعتقد أن الإجابة نعم، فاختر عادي.
• إذا كانت الإجابة لا، انتقل إلى السؤال رقم 3.

3. هل أنت غير متأكد من كيفية جمع البيانات؟

• إذا كانت الإجابة بنعم (أي إذا لم تكن متأكدًا)، فاختر المستطيل.
• أو فكر في السؤال رقم 4.

4. هل من المتوقع أن تحدث النتائج في أقصى النطاق؟

• إذا كانت الإجابة بنعم، اختر شكل حرف U.
• إذا كانت الإجابة لا، انتقل إلى السؤال رقم 5.

5. هل من المتوقع أن تحدث النتائج في مركز النطاق؟

• إذا كانت الإجابة بنعم، اختر عادي أو مثلث.
• إذا كانت الإجابة لا، اختر مستطيل.

 

 

الخطوة 5: تحويل عدم اليقين إلى انحرافات معيارية

بعد تحديد توزيعات الاحتمالات وتعيينها، حان الوقت لتحويل كل مصدر من مصادر عدم اليقين إلى ما يعادل عدم اليقين المعياري أو الانحراف المعياري.

 

كيفية تحويل عدم اليقين إلى انحرافات معيارية

لتحويل مكونات عدم اليقين إلى انحرافات معيارية، اتبع الخطوات المذكورة أدناه:

• تعيين توزيع الاحتمالات لكل مصدر من مصادر عدم اليقين،
• أوجد المقسوم لتوزيع الاحتمالات المحدد،
• قسّم كل مصدر من مصادر عدم اليقين على القاسم الخاص به.

ارجع إلى توزيع الاحتمالات الذي اخترته في الخطوة 4 لإيجاد القاسم المناسب. استخدم الجدول أدناه للإرشاد.

 

بعد ذلك، اقسم مكونات عدم اليقين على القاسم المناسب لتحويلها إلى عدم يقين معياري. بعد ذلك، يجب أن تكون جميعها على نفس مستوى الثقة (1 سيجما أو 68.27%)، وأن تعادل الانحراف المعياري.

 

الخطوة 6: حساب عدم اليقين المجمع

الآن، حان الوقت لحساب عدم اليقين المجمع باستخدام طريقة مجموع الجذر التربيعي (أي RSS) المشار إليها في دليل التعبير عن عدم اليقين في القياس (GUM).

فيما يلي، ستشاهد المعادلة الخاصة بحساب عدم اليقين المشترك.

 

إذا كانت هذه المعادلة تبدو مربكة بالنسبة لك، فحاول استخدام الإصدار المبسط أدناه.

 

هذه هي المعادلة التي أستخدمها عادةً لأنني عادةً ما أقوم بتضمين معاملات الحساسية (أي ci) في وقت مبكر من العملية قبل تحويل مكونات عدم اليقين إلى الانحرافات المعيارية.

إذا قيّمتَ عدم يقين القياس بنفس الطريقة، يُمكنك استخدام المعادلة المُبسّطة. إذا لم تستخدم مُعاملات الحساسية إطلاقًا، يُمكنك استخدام المعادلة المُبسّطة أيضًا.

إذا كنت تستخدم مايكروسوفت إكسل لتقدير عدم اليقين، يمكنك بسهولة دمج عدم اليقين باستخدام الصيغة أدناه. وهي عبارة عن دمج لدالة الجذر التربيعي ودالة مجموع المربعات.

  
   

كيفية حساب عدم اليقين المجمع

لحساب عدم اليقين القياسي المجمع، اتبع التعليمات التالية ببساطة:

• مربع قيمة كل مكون من مكونات عدم اليقين،
• قم بجمع كل النتائج في الخطوة 1،
• احسب الجذر التربيعي للنتيجة في الخطوة 2.

بعد إكمال هذه العملية، سيكون لديك عدم اليقين القياسي المجمع عند مستوى 1 سيجما (أي ثقة بنسبة 68.27%) يتميز بالتوزيع الطبيعي وفقًا لنظرية الحد المركزي.

 

 

نظرية الحد المركزي

وفقًا لنظرية الحد المركزي، فإن مجموع مجموعة المتغيرات العشوائية المستقلة (أي مصادر عدم اليقين) سوف يقترب من التوزيع الطبيعي بغض النظر عن توزيع المتغير الفردي.

وبالتالي، سيصبح توزيع الاحتمالات المرتبط بعدم اليقين المُجمّع لديك طبيعيًا. انظر إلى الصورة أعلاه للحصول على تمثيل مرئي.

 

الخطوة 7: حساب عدم اليقين الموسع

بعد ذلك، ستحتاج إلى حساب عدم اليقين الموسع إلى فاصل ثقة 95%. للقيام بذلك، ستحتاج إلى تحديد عامل تغطية وضربه في عدم اليقين المُجمّع المحسوب.

 

كيفية حساب عدم اليقين الموسع

لتوسيع نطاق عدم اليقين في القياس، اتبع الخطوات التالية:

• حساب عدم اليقين المجمع
• حساب درجات الحرية الفعالة (اختياري)
• ابحث عن/حدد عامل التغطية (k)، و
• اضرب مجموع عدم اليقين في عامل التغطية

 

اختيار عامل التغطية

عامل التغطية هو المضاعف الذي ستستخدمه لتوسيع نطاق عدم اليقين إلى فاصل ثقة 95%. مع ذلك، لديك خياران:

• استخدم k=2 لفاصل ثقة بنسبة 95.45%،
• استخدم k=1.96 لفاصل ثقة بنسبة 95%، أو
• استخدم جدول T للطالب للعثور على عامل التغطية الخاص بك (k).

ملاحظة: لاستخدام جدول T للطالب، ستحتاج إلى حساب درجات الحرية الفعالة باستخدام معادلة Welch Satterthwaite.

 

نصيحة: إذا كنت تواجه صعوبة في تحديد الخيار الذي يجب عليك استخدامه، ففكر في هذا:

• استخدم عامل k القياسي (على سبيل المثال 2 أو 1.96) عندما تحتوي ميزانية عدم اليقين الخاصة بك على الكثير من مصادر عدم اليقين (النوع أ والنوع ب) ولكل منها قيمتها الخاصة،
• استخدم جدول T للطالب عندما يقتصر تحليل عدم اليقين لديك في الغالب على بيانات من النوع A ويكون من الصعب العثور على مصادر أخرى لعدم اليقين أو تحديدها كميًا.

 

حساب عدم اليقين الموسع

بعد إيجاد معامل التغطية (k)، احسب عدم اليقين الموسع بضرب معامل التغطية في مجموع عدم اليقين المعياري. استخدم الصيغة أدناه للإرشاد.

 

النتيجة هي عدم يقين ممتد (أي U). هذا هو عدم اليقين في القياس المقدر بفاصل ثقة 95%.

 

 

 

الخطوة 8: تقييم ميزانية عدم اليقين الخاصة بك

الخطوة الأخيرة لتقدير عدم اليقين في القياس هي تقييم نتائجك والتحقق من ملاءمتها للاستخدام. تُعد هذه العملية مهمة لضمان ملاءمة عدم اليقين المُقدّر في القياس لأنشطة مختبرك، وعدم المبالغة فيه أو التقليل منه بشكل كبير.

 

كيفية تقييم ميزانيتك في ظل عدم اليقين

فيما يلي أفضل ستة طرق لتقييم نتائجك:

• احسب أهمية كل مصدر من مصادر عدم اليقين وقيّم مساهمته. تحقق جيدًا من مكونات عدم اليقين ذات النسب المئوية الكبيرة والصغيرة جدًا، وتأكد من صحة قيمتها.
• تأكد من أن عدم اليقين الموسع لديك أكبر من عدم اليقين المعياري المرجعي الخاص بك،
• تحقق من قاعدة بيانات المقارنة الرئيسية لمكتب الأوزان والمقاييس الدولي (BIPM) وتأكد من أن مستوى عدم اليقين الموسع لديك أكبر من مستوى معهد القياس الوطني (NMI) الخاص بك،
• ابحث في شهادة التحليل عن مادة مرجعية قياسية يمكن تتبع معيارك المرجعي إليها وتأكد من أن عدم اليقين لديك أكبر من عدم اليقين في SRM.
• قارن تقديرات عدم اليقين لديك مع المختبرات الأخرى. ابحث في قاعدة بيانات هيئة الاعتماد لديك واطلع على نطاقات اعتماد المختبرات الأخرى.
• شارك في برنامج اختبار الكفاءة، وقارن مستوى عدم اليقين لديك مع نتائج المختبرات الأخرى، وحدد ما إذا كانت نتائجك معقولة ومناسبة. تأكد من أن مستوى عدم اليقين الموسع لديك ليس أكبر أو أصغر بكثير من مستوى عدم اليقين لدى المختبرات الأخرى المشاركة.

ليس من السهل تقييم عدم اليقين في معظم مختبرات الفحص، لأن حالات عدم اليقين الموسعة لا تُبلّغ عنها عادةً في نطاق اعتمادها. لذلك، يصعب مقارنة أنشطتكم بالمختبرات الأخرى.

أفضل طريقة وجدتها لمقارنة نتائج مختبرات الاختبار هي مراجعة نتائج اختبارات الكفاءة. يجب أن تتضمن نتائج القياس ونسبة عدم اليقين الموسعة. إذا كانت نسبة عدم اليقين في تقديرك ضمن نطاق معقول مقارنةً بمختبرات الاختبار الأخرى، فمن المرجح أن تكون نسبة عدم اليقين لديك مناسبة.

إذا لم يكن تقديرك ضمن نطاق المختبرات الأخرى، فقد تحتاج إلى إعادة تقييم ميزانيات عدم اليقين. قد تكون مبالغًا في تقدير عدم اليقين أو مُقلِّلًا منه. وإلا، فقد لا تتوافق إجراءاتك مع المختبرات الأخرى.

الطريقة الوحيدة لمعرفة ذلك هي تقييم نتائجك.

تقييم ميزانياتك غير المؤكدة ليس عملية مضمونة تمامًا، ولكنه أفضل من عدم القيام بأي شيء. علاوة على ذلك، فهو يوفر لك أدلة موضوعية تدعم نتائجك في حال شكك المُقيّم في مدى اتساع نطاق عدم اليقين لديك.

 

خاتمة

تقدير عدم اليقين في القياس ليس بالأمر السهل، إذ يتطلب وقتًا وجهدًا لا يرغب الكثيرون في بذلهما. مع ذلك، مع توفر العمليات ومصادر البيانات والأدوات المناسبة، لا يُصبح تحليل عدم اليقين صعبًا بالضرورة.

في هذا الدليل، يجب أن تكون قد تعلمت:

• ما هو عدم اليقين في القياس
• لماذا يعد عدم اليقين في القياس مهمًا؟
• ما هي أفضل أدلة عدم اليقين للمختبرات الكيميائية؟
• كيفية تقدير عدم اليقين في مختبرات الكيمياء

 تقييم عدم اليقين في القياس مهارة. كلما مارستها أكثر، أتقنتها، وأصبحت العملية أسهل. لذا، كن ممارسًا وابدأ بتقدير عدم اليقين.



انقر هنا لتحميل حاسبة عدم اليقين في القياسات الكيميائية مجانًا!