كيفية حساب عدم اليقين النسبي

مقدمة

عدم اليقين النسبي مفهومٌ موجودٌ منذ زمنٍ طويل. يُشار إليه عادةً في العديد من الوثائق، ولكن نادرًا ما يُغطّى بتفصيل.

مع أن عدم اليقين النسبي قد يبدو بسيطًا، إلا أن هناك استخدامات أخرى تتجاوز مجرد عدم اليقين النسبي، مثل عدم اليقين المتعلق بالأجزاء في المليون وعدم اليقين النسبي لكمية مُقاسة. بالإضافة إلى ذلك، أتلقى العديد من الأسئلة حول هذا الموضوع، لذلك قررتُ الإجابة على العديد منها هنا.

في هذا الدليل، سوف تتعلم كل شيء عن عدم اليقين النسبي، بما في ذلك:

بالإضافة إلى ذلك، سوف ترى الكثير من الأمثلة حول كيفية استخدام المختبرات المعتمدة لها في شهاداتها ونطاق اعتمادها.

إذا كان هذا الموضوع يهمك، فتابع القراءة. هذا الدليل غني بالمعلومات المفيدة.

ما هو عدم اليقين النسبي

وفقًا لمفردات القياس (VIM)، فإن عدم اليقين النسبي هو عدم اليقين في القياس مقسومًا على القيمة المطلقة لقيمة الكمية المقاسة.

وبعبارات بسيطة، هي نسبة عدم اليقين إلى الكمية المقاسة.

اعتمادًا على حالة الاستخدام، يمكن أن يكون عدم اليقين عبارة عن عدم يقين قياسي أو عدم يقين موسع .

انظر إلى الصورة أدناه لرؤية عينة من GUM أو JCGM 100:2008 . تُقدم هذه الصورة مثالاً على عدم اليقين المعياري بالنسبة للكمية المقاسة.

لماذا نستخدم عدم اليقين النسبي؟

هناك أسباب قليلة لاستخدام عدم اليقين النسبي، منها:

1. إنه يجعل عدم اليقين في القياس أسهل للفهم،
2. إنه يجعل عدم اليقين في القياس أسهل في التطبيق على كميات مماثلة،
3. إنها ممارسة شائعة في صناعتك، أو
4. من الممارسات الشائعة لوظيفة القياس الخاصة بك.

في أغلب الحالات، يُستخدم لتبسيط حسابات عدم اليقين في القياس، وخاصةً لدوال القياس المعقدة. ومن الأسهل فهم أو تطبيق عدم اليقين النسبي (%) أو عدم اليقين بالأجزاء في المليون (PPM) مقارنةً بعدم اليقين المطلق.

في مواقف أخرى، يعد استخدامه ممارسة شائعة:

• التركيزات الكيميائية: %CV أو %RSD شائعة
• القياسات البعدية: استخدام القيم المتعلقة بالكمية مثل L وDL وD أمر شائع
• القياسات الميكانيكية: W، %، أو وحدات ميكرو لكل وحدة شائعة
• القياسات الكهربائية: E، %، أو وحدات ميكرو لكل وحدة أمر شائع
• القياسات الديناميكية الحرارية: T، %، أو وحدات ميكروية لكل وحدة شائعة
• تستخدم معظم وظائف القياس الأخرى وحدات % أو وحدات ميكرو لكل وحدة

مع ذلك، يجب توخي الحذر. فعدم اليقين النسبي غير مناسب لبعض التقييمات. بالإضافة إلى ذلك، قد يدفعك إلى المبالغة في تقدير عدم اليقين الموسع أو التقليل منه إذا كان مرتبطًا بكمية المدخلات (أي عامل عدم اليقين) بدلًا من كمية المخرجات (أي عامل عدم اليقين الذي ساهم في نتيجة القياس).

إذا كانت هذه القيم مرتبطة بكمية المدخلات، فتأكد من ضرورة استخدام مُعامل حساسية . هذا أمر شائع في الصيغ والمعادلات المعقدة.

أنواع عدم اليقين النسبي

هناك عدة أنواع من عدم اليقين النسبي شائعة الاستخدام في المختبرات المعتمدة . في هذا القسم، ستتعرف على:

1. نسبة عدم اليقين،
2. أجزاء في المليون من عدم اليقين، و
3. عدم اليقين بالنسبة للكمية المقاسة

نسبة عدم اليقين

النسبة المئوية هي أكثر أنواع عدم اليقين النسبي استخدامًا. فهي سهلة الفهم والحساب، ولها تطبيقات متعددة.

إذا نظرت إلى العديد من نطاقات الاعتماد وبيانات المعدات، فسترى الأمثلة التالية لنسبة عدم اليقين.

• % من القراءة
• % من الحجم الكامل
• % من الامتداد الكامل
• % RSD
• % السيرة الذاتية

عدم اليقين في أجزاء من المليون

يُعدّ جزء في المليون ثاني أكثر أنواع عدم اليقين النسبي استخدامًا. ومثل النسبة المئوية، فهو سهل الفهم والحساب، وله تطبيقات متعددة.

وفقًا لمعيار ILAC P14 ، لا يُسمح باستخدام الاختصار "PPM". مع ذلك، هناك أمثلة كثيرة على استخدام نسبة عدم اليقين في جزء من المليون. اطلع على نطاقات اعتماد المختبرات.

• أجزاء لكل 10 ⁶
• أجزاء في 10 ⁶
• x 10 ^-n
• وحدة ميكرو لكل وحدة (على سبيل المثال µV/V)

عدم اليقين بالنسبة للكمية المقاسة

يعد استخدام عدم اليقين النسبي للكمية المقاسة أمرًا شائعًا جدًا في المختبرات الأبعادية والميكانيكية.

بدلاً من استخدام النسبة المئوية أو الأجزاء في المليون، فإنه يعتمد على المعلمة المقاسة مثل:

• الطول (لتر)
• الطول القطري (DL)،
• القطر (د)
• الوزن (W أو Wt)، أو
• درجة الحرارة (ت)

كل ما عليك فعله هو إلقاء نظرة على نطاق الاعتماد للعديد من المختبرات المعتمدة لرؤية بعض الأمثلة.

كيفية حساب عدم اليقين النسبي

عند مناقشة عدم اليقين النسبي، فإن الأسئلة الأكثر شيوعًا تتعلق بما يلي:

1. حساب عدم اليقين النسبي،
2. تحويلها إلى عدم يقين نسبي آخر، أو
3. حساب عدم اليقين باستخدام عدم اليقين النسبي

في هذا القسم، سوف تتعلم كيفية حساب وتحويل عدم اليقين النسبي.

حساب نسبة عدم اليقين

نسبة عدم اليقين هي نسبة عدم اليقين الموسع إلى الكمية المقاسة على مقياس نسبي إلى 100%.

أين،
U _i = عدم اليقين الموسع؛ 95% حيث k=2
y _i = النتيجة المقاسة أو الكمية
U _% = عدم اليقين الموسع كنسبة مئوية

كيفية حساب نسبة عدم اليقين

لحساب نسبة عدم اليقين، اتبع الإرشادات التالية:

1. قسم عدم اليقين على الكمية المقاسة، و
2. اضرب نتيجة الخطوة 1 في 100.

تحويل نسبة عدم اليقين إلى عدم اليقين المطلق

لتحويل نسبة عدم اليقين إلى عدم يقين مطلق، اتبع الإرشادات التالية:

1. اقسم نسبة عدم اليقين على 100، و
2. اضرب نتيجة الخطوة 1 في الكمية المقاسة.

تحويل نسبة عدم اليقين إلى جزء في المليون من عدم اليقين

لتحويل نسبة عدم اليقين إلى جزء في المليون من عدم اليقين، اتبع الإرشادات التالية:

عندما تكون نسبة عدم اليقين لديك صغيرة جدًا (أي عادةً أصغر من 0.01%)، فقد ترغب في تحويلها إلى نسبة عدم يقين بالأجزاء في المليون.

1. قسّم نسبة عدم اليقين على 100؛
2. اضرب نتيجة الخطوة 1 في 1,000,000.

اختصار: اضرب نسبة عدم اليقين في 10000.

حساب أجزاء في المليون من عدم اليقين

جزء في المليون من عدم اليقين هو نسبة عدم اليقين الموسع إلى الكمية المقاسة على مقياس نسبي لمليون أو 1000000.

أين،
U _i = عدم اليقين الموسع؛ 95% حيث k=2
y _i = النتيجة المقاسة أو الكمية
U _ppm = عدم اليقين الموسع بالأجزاء لكل 10^6

كيفية حساب عدم اليقين في أجزاء من المليون

لحساب أجزاء في المليون من عدم اليقين، اتبع الإرشادات أدناه:

1. قسم عدم اليقين على الكمية المقاسة،
2. اضرب نتيجة الخطوة 1 في 1,000,000.

تحويل جزء في المليون من عدم اليقين إلى عدم اليقين المطلق

لتحويل أجزاء من المليون من عدم اليقين إلى عدم يقين مطلق، اتبع الإرشادات التالية:

1. قسّم أجزاء المليون من عدم اليقين على 1,000,000؛
2. اضرب نتيجة الخطوة 1 في الكمية المقاسة.

تحويل جزء في المليون من عدم اليقين إلى نسبة عدم اليقين

لتحويل أجزاء من المليون من عدم اليقين إلى نسبة عدم يقين، اتبع الإرشادات أدناه:

عندما تصبح نسبة عدم اليقين في أجزاء المليون كبيرة جدًا (أي أكبر من 1000 جزء في المليون عادةً)، فقد ترغب في تحويلها إلى نسبة عدم يقين.

1. قسّم أجزاء المليون من عدم اليقين على 1,000,000؛
2. اضرب نتيجة الخطوة 1 في 100.

اختصار: قسّم أجزاء المليون من عدم اليقين على 10000.

حساب عدم اليقين بالنسبة للكميات المقاسة

عدم اليقين بالنسبة للكمية المقاسة هو نسبة عدم اليقين الموسع إلى الكمية المقاسة على مقياس نسبة إلى وحدات القياس التي سيتم الإبلاغ عن عدم اليقين عندها.

الفرق مع هذا الحساب هو مضاعف المقياس الذي يتم تحديده على أساس كيفية الإبلاغ عن عدم اليقين مقارنة بالكمية المقاسة.

على سبيل المثال، عادةً ما تُسجل نتائج قياس الطول بالبوصات أو المليمترات. أما عدم اليقين المُوسّع، فيُسجل عادةً بالميكروبوصات أو الميكرومترات. لذلك، نحتاج إلى استخدام مُضاعِف مقياس (يعتمد على بادئات النظام الدولي للوحدات ) لضمان صحة مُكوِّن عدم اليقين النسبي.

أين،
U _i = عدم اليقين الموسع؛ 95% حيث k=2
y _i = الكمية المقاسة
م = مضاعف المقياس
U _Q = عدم اليقين بالنسبة للكمية المقاسة

استخدم الجدول أدناه لتحديد مضاعف المقياس الذي يجب عليك استخدامه لحساب عدم اليقين الخاص بك.

الإبلاغ عن عدم اليقين النسبي

يُعدّ الإبلاغ عن حالات عدم اليقين النسبي أمرًا شائعًا لدى بعض الأشخاص، ولكنه ليس شائعًا لدى آخرين. في هذا القسم، ستشاهدون أمثلةً عديدةً على ذلك مُبلّغًا عنها في نطاقات الاعتماد والشهادات.

عدم اليقين النسبي في نطاقات الاعتماد

في هذا القسم، ستجد أمثلة لمختبرات تُبلغ عن شكوك نسبية في نطاق اعتمادها. قد تحتوي بعض الأقسام على أمثلة أكثر من غيرها. الهدف هو توفير مجموعة متنوعة من حالات الاستخدام التي يمكنك استخدامها في نطاق اعتمادك الخاص.

نسبة عدم اليقين

في الصورة أدناه، ستشاهد كيف تستخدم شركة Morehouse Instrument نسبة عدم اليقين في نطاق اعتمادها.

في الصورة أدناه، ستشاهد كيف تستخدم شركة Accurate Calibration نسبة عدم اليقين في نطاق اعتمادها. ويشمل نطاقها ما يلي:

• % من القراءة، و
• % من القيمة المشار إليها

في الصورة أدناه، ستشاهد كيف تستخدم شركة هنتنغتون إنغالز نسبة عدم اليقين في نطاق اعتمادها. ويشمل نطاقها كلاً من:

• % من القراءة، و
• % من الحجم الكامل

في الصورة أدناه، ستشاهد كيف يستخدم ديك مانز نسبة عدم اليقين في نطاق اعتماده. يشمل نطاقه كلاً من:

• % من القراءة، و
• % من الحجم الكامل

عدم اليقين في أجزاء من المليون

في الصورة أدناه، ستشاهد كيف تستخدم Keysight Technologies أجزاء من المليون من عدم اليقين في نطاق اعتمادها.

في الصورة أدناه، ستشاهد كيف تستخدم ACR Technical Services أجزاء من المليون من عدم اليقين في نطاق اعتمادها.

في الصورة أدناه، ستشاهد كيف يستخدم مركز خدمة Fluke Everett أجزاء من المليون من عدم اليقين في نطاق اعتماده.

عدم اليقين بالنسبة للكمية المقاسة

في الصورة أدناه، ستشاهد كيف تستخدم شركة Morehouse Instrument Company عدم اليقين CMC بالنسبة لكمية مقاسة في نطاق اعتمادها.

إن عدم اليقين هذا في CMC نسبي بالنسبة للقوة المطبقة (F).

في الصورة أدناه، ستشاهد كيف تستخدم شركة AA Jansson عدم اليقين CMC بالنسبة لكمية مقاسة في نطاق اعتمادها.

إن عدم اليقين هذا في CMC يتعلق بالطول المقاس (L).

إن عدم اليقين في CMC يتعلق بالطول المقاس (L) ودرجة الحرارة (T).

في الصورة أدناه، ستشاهد كيف تستخدم شركة AA Jansson عدم اليقين CMC بالنسبة لكمية مقاسة في نطاق اعتمادها.

إن عدم اليقين هذا في CMC يتعلق بالقطر المقاس (D).

إن عدم اليقين هذا في CMC يتعلق بالطول القطري المقاس (DL).

في الصورة أدناه، ستشاهد كيف تستخدم شركة AAA Scale Company عدم اليقين CMC بالنسبة للكمية المقاسة في نطاق اعتمادها.

إن عدم اليقين هذا في CMC يتعلق بالوزن المطبق (Wt).

في الصورة أدناه، ستشاهد كيف تستخدم Keysight Technologies عدم اليقين CMC بالنسبة لكمية مقاسة في نطاق اعتمادها.

إن عدم اليقين هذا في CMC يتعلق بالفترة الزمنية المقاسة (TI).

إن عدم اليقين هذا في CMC يتعلق بعرض النبضة المصدر (العرض).

عدم اليقين النسبي في الشهادات

في هذا القسم، ستجد أمثلة لمختبرات تُبلغ عن شكوك نسبية في شهاداتها المعتمدة. قد تحتوي بعض الأقسام على أمثلة أكثر من غيرها. الهدف هو توفير مجموعة متنوعة من حالات الاستخدام التي يمكنك استخدامها في شهاداتك الخاصة.

نسبة عدم اليقين

في الصورة أدناه، ستشاهد كيف تقوم شركة Cannon Instrument بإبلاغ نسبة عدم اليقين في شهاداتها.

في الصورة أدناه، ستشاهد كيف تقوم LACO Technologies بالإبلاغ عن نسبة عدم اليقين في شهاداتها.

في الصورة أدناه، ستشاهد كيف تقوم Instron بالإبلاغ عن نسبة عدم اليقين في شهاداتها.

في الصورة أدناه، ستشاهد كيف تقوم Trescal بالإبلاغ عن نسبة عدم اليقين في شهاداتها.

عدم اليقين في أجزاء من المليون

في الصورة أدناه، ستشاهد كيف يستخدم مركز خدمة Fluke Everett نسبة عدم اليقين في أجزاء المليون في شهادات المعايرة الخاصة به.

في الصورة أدناه، ستشاهد كيف تقوم شركة Fluke Phoenix بالإبلاغ عن عدم اليقين في أجزاء المليون في شهاداتها.

في الصورة أدناه، ستشاهد كيف تقوم شركة Tektronix بالإبلاغ عن عدم اليقين في أجزاء المليون في شهاداتها.

عدم اليقين بالنسبة للكمية المقاسة

في الصورة أدناه، ستشاهد كيف تقوم Master Gage & Tool بالإبلاغ عن عدم اليقين فيما يتعلق بالكمية المقاسة في شهاداتها.

في الصورة أدناه، ستشاهد كيف تقوم شركة AA Jansson بالإبلاغ عن عدم اليقين فيما يتعلق بالكمية المقاسة في شهاداتها.

خاتمة

يمكن أن يكون عدم اليقين النسبي طريقة ملائمة للإبلاغ عن عدم اليقين في القياس ، وهو أمر يسهل على العديد من الأشخاص فهمه وتطبيقه على سيناريوهات القياس الخاصة بهم.

في هذا الدليل، يجب أن تكون قد تعلمت:

1. ما هذا،
2. لماذا يجب عليك استخدامه؟
3. كيفية حسابه، و
4. كيفية الإبلاغ عنه.

ستكون المعلومات الواردة في هذا الدليل مفيدة إذا كنت بحاجة إلى مساعدة في حالات عدم اليقين النسبية. إذا كان لديك سؤال لم تتم الإجابة عليه في هذا الدليل، فأخبرني وسنضيفه إلى هذه المقالة.