كيفية بدء كل تحليل لعدم اليقين

 

مقدمة

في كل مرة تبدأ فيها تحليل عدم اليقين ، تحتاج إلى إنشاء مخطط تفصيلي قبل البدء في تقدير عدم اليقين.

أسمي هذه العملية بتحديد وظيفة القياس الخاصة بك. إنها الخطوة الأولى في دليل 7 خطوات لتقدير عدم اليقين في القياس. ومع ذلك ، فهو ببساطة إنشاء مخطط تفصيلي لتحليل عدم اليقين الخاص بك.

الهدف من هذه العملية هو مساعدتك على التركيز على تقدير عدم اليقين لوظيفة قياس واحدة ونطاق قياس واحد في كل مرة. في النهاية ، سيساعدك ذلك على توفير الوقت وتجنب الأخطاء.

عندما تعرف أين تركز انتباهك ، يكون من الأسهل البدء في تقدير عدم اليقين وإنهاء العملية.

على غرار الأنشطة المختبرية الأخرى، تحتاج إلى إجراء لإكمال الاختبار أو المعايرة. ومع ذلك ، تحتاج إلى معرفة الإجراء الذي يجب استخدامه. إذا حددت ما تختبره أو تقيمه بالمعايرة ، فستصبح العملية أسهل بكثير.

 

تحليل عدم اليقين: إنشاء مخطط تفصيلي

في كل مرة تقوم فيها بإجراء تحليل لعدم اليقين ، يجب عليك إنشاء مخطط تفصيلي من خلال تنفيذ الخطوات التالية ؛

1. حدد وظيفة القياس ،
2. حدد نطاق القياس ،
3. حدد نقاط الاختبار ،
4. حدد الطريقة ،
5. حدد الجهاز، و
6. أوجد المعادلة أو الصيغة الرياضية.

في الأقسام أدناه ، ستتعلم كيفية تنفيذ كل خطوة من هذه الخطوات بمزيد من التفصيل.

 

1. حدد وظيفة القياس

أول شيء تريد القيام به عند البدء في تقدير عدم اليقين هو تحديد ما تفعله.

لذلك ، تحتاج إلى تحديد وظيفة القياس الخاصة بك.

فقط اسأل نفسك ، "ماذا أفعل؟"

فكر في العملية التي تقوم بها والنتائج التي ستقوم بسجلها. كيف تصفهم؟

على سبيل المثال ، ربما أنت.

• قياس جهد التيار المستمر بمقياس رقمي متعدد ،
• توليد جهد التيار المستمر مع معاير متعدد الوظائف ،
• قياس درجة الحرارة مع ميزان حرارة ،
• قياس التردد مع عداد ،
• معايرة الماصات بتوازن دقيق ،

هناك العديد من الأنشطة المختلفة التي يمكن أن يؤديها مختبرك. تحتاج فقط إلى وصف ما تفعله بإيجاز.

بعد ذلك ، سوف تلخص العملية في بضع كلمات فقط. باستخدام القائمة أعلاه ، ستكون بعض الأسماء الشائعة التي يمكنك استخدامها ؛

• قياس جهد التيار المستمر ،
• توليد جهد التيار المستمر ،
• قياس درجة الحرارة ،
• قياس التردد ،
• قياس الحجم

بالإضافة إلى ذلك ، يمكنك وصف ما تختبره أو تقم بمعايرته. على سبيل المثال ، يمكنك تحديد وظيفة القياس الخاصة بك على النحو التالي ؛

• ميزان
• الماصات،
• موازين حرارة PRT,
• كتل المقياس ،
• مقاييس التدفق

للإلهام ، يجب أن تنظر إلى نطاقات اعتماد المختبرات الأخرى لمعرفة ما يسمونه وظائف القياس.

سيضمن ذلك أنك تستخدم أسماء الوظائف والأوصاف التي تمت الموافقة عليها من قبل هيئة الاعتماد الخاصة بك.

نصيحة جيدة أخرى هي استخدام الأسماء والأوصاف التي سيتعرف عليها عملاؤك.

نطاق الاعتماد الخاص بك هو مستند إعلاني. يزود عملائك بمعلومات حول قدرات مختبرك. تأكد من أن عملائك يمكنهم فهم ما يفعله مختبرك وكيف يمكنه تلبية متطلباتهم.

لذلك ، ابدأ كل تحليل لعدم اليقين عن طريق إنشاء مخطط تفصيلي وتحديد وظيفة القياس الخاصة بك حتى تعرف أين تركز الانتباه.

 

2. حدد نطاق القياس

الشيء التالي الذي تريد القيام به هو تحديد نطاق القياس الخاص بك.

سيساعدك هذا في تحديد نطاق القيم التي سيغطيها تحليل عدم اليقين الخاص بك بحيث يتم الحفاظ على تركيزك بين هاتين القيمتين.

يتعلق الأمر بوضع الحدود.

على سبيل المثال ، يمكن أن تحتوي وظائف القياس الخاصة بك على أحد النطاقات التالية ؛

• (0 إلى 100) V,
• (0 إلى 250) درجة مئوية ،
• (1 إلى 100) هرتز
• (100 إلى 1,000) ميكرولتر ،
• (0.1 إلى 1) بوصة

إذا كنت تواجه صعوبة في تحديد نطاق القياس ، فحاول البحث عن مواصفات الشركة المصنعة للمعدات. يجب أن تكون قادرا على العثور على هذه المعلومات في أدلة الشركة المصنعة وأوراق البيانات.

عادة ما تسرد أوراق المواصفات جميع نطاقات قدرة قياس الجهاز.

لتحديد نطاق قياس الجهاز ؛

1. أوجد أصغر قيمة للنطاق ،
2. ابحث عن أكبر قيمة للنطاق، و
3. قائمة النطاق من الأصغر إلى الأكبر.

انظر إلى الصورة أعلاه ، يجب أن تكون قادرا على تحديد النطاقات التالية ؛

• (0 إلى 200) مللي فولت
• (0 إلى 2) V
• (0 إلى 20) V
• (0 إلى 200) V
• (0 إلى 1000) V

بدلا من ذلك ، يمكنك سرد نطاقات القياس المشابهة لكيفية تقديمها في نطاق الاعتماد الخاص بك ؛

• (0 إلى 200) مللي فولت
• (0.2 إلى 2) V
• (2 إلى 20) V
• (20 إلى 200) V
• (200 إلى 1000) V

في هذا المثال، تقوم بإدراج نطاقات القياس الخاصة بك حيث يتم استخدامها عادة والانتقال إلى النطاق التالي.

الوجبات الجاهزة الرئيسية هي التأكد من تغطية قدرة قياس نظامك.

ومع ذلك ، استخدم الفطرة السليمة عند سرد نطاق القياس الخاص بك. قد لا يمثل عدم اليقين المقدر في القياس بشكل كاف قدرة قياس المعدات أقل من 5٪ من النطاق.

على سبيل المثال، قد لا تعمل معدات القياس بشكل جيد عند 0.1٪ من نطاق القياس مقارنة ب 100٪ من النطاق.

عادة ، يوصى باستخدام معدات القياس من 10٪ أو 20٪ من نطاق القياس إلى 100٪ من النطاق. لذلك ، قد لا يكون استخدام المعدات بنسبة 1٪ أو أقل من نطاق القياس أمرا مرغوبا.

تأكد من قراءة مواصفات الشركة المصنعة وإرشاداتها.

 

3. حدد نقاط الاختبار

الآن بعد أن حددت وظيفة القياس ونطاقك ، فقد حان الوقت لتحديد نقاط الاختبار التي ستستخدمها لتقدير عدم اليقين في القياس.

لاختيار نقاط الاختبار لتقدير عدم اليقين في القياس؛

1. حدد نقطة اختبار في الطرف الأدنى من النطاق ،
2. حدد نقطة اختبار في الطرف الأعلى من النطاق، و
3. إذا لزم الأمر، حدد نقطة اختبار في منتصف النطاق.

كحد أدنى ، ستحتاج إلى تحديد نقطتي اختبار ، واحدة منخفضة والأخرى عالية.

من الشائع جدا تحديد نقاط الاختبار بنسبة 10٪ و 100٪ من النطاق أو 20٪ و 100٪ من النطاق.

أفضل الممارسات هي تحديد نقاط الاختبار حيث يتم معايرة أجهزتك. ألق نظرة على تقارير المعايرة الخاصة بك وابحث عن نقطتين لكل نطاق (أي واحدة منخفضة وواحدة عالية).

إذا لم تتم معايرة أجهزتك عند نقطتين لكل نطاق قياس ، فقد تحتاج إلى تقدير عدم اليقين عند نقاط التقاطع. هذا هو المكان الذي يتداخل فيه نطاق قياس واحد مع نطاق القياس التالي.

على سبيل المثال ، يحتوي جهاز القياس الرقمي المتعدد على خمسة نطاقات قياس (على سبيل المثال 0.1 فولت و 1 فولت و 10 فولت و 100 فولت و 1,000 فولت) ويتم معايرته فقط عند نقطة واحدة لكل نطاق.

في هذه الحالة ، من الأفضل تقدير عدم اليقين عند كل نقطة معايرة واستخدام البيانات من النطاق السابق لحساب معادلات عدم اليقين CMC.

لتقدير عدم اليقين لنطاق 10 فولت ، يمكنك استخدام عدم اليقين عند 10 فولت و 1 فولت لتطوير معادلة عدم اليقين cmc. سيسمح لك ذلك بتقدير عدم اليقين عند نقطتين عبر نطاق القياس باستخدام نقاط اختبار متقاطعة أو متداخلة.

 

4. حدد الطريقة أو الإجراء

لتقدير عدم اليقين في القياس لعملية اختبار أو معايرة ، تحتاج إلى معرفة العملية.

لذلك ، تحتاج إلى تحديد الطريقة أو الإجراء الذي سيتم استخدامه لتنفيذ العملية.

باستخدام هذه الطريقة ، يمكنك مراجعة العملية للعثور على مصادر عدم اليقين من ؛

• قائمة المعدات الموصى بها ،
• الظروف البيئية الموصى بها ،
• خطوات العملية ،
• المعادلات المستخدمة للحصول على النتائج ، و / أو
• ملاحظات احترازية لتجنب الأخطاء.

يمكن أن تكون قراءة طريقة الاختبار أو إجراء المعايرة مفيدة جدا لتحليل عدم اليقين وتساعدك على تجنب الأخطاء في تقديرك.

 

5. حدد معدات الاختبار

يجب عليك تحديد معدات الاختبار الخاصة بك قبل البدء في تحليل عدم اليقين. سيضمن ذلك اختيار المعدات المناسبة لتقدير عدم اليقين في القياس بشكل مناسب.

من الجيد اختيار أفضل المعدات أو المعدات التي تستخدمها عادة.

يمكن أن يؤثر اختيار معدات رديئة أو دون المستوى المطلوب بشكل كبير على نتائج تحليل عدم اليقين.

إذا كان هدفك هو الإبلاغ عن عدم يقين أقل وكنت تقيس جهد التيار المستمر ، فقد يكون اختيار مقياس Keysight 3458A المتعدد خيارا أفضل من المقياس المتعدد 34401A.

إذا كنت تقيس الطول ولديك أهداف متشابهة ، فقد يكون اختيار كتلة قياس الدرجة 1 خيارا أفضل من كتلة قياس الدرجة 3.

لذلك ، تأكد من اختيار معدات الاختبار المناسبة لتحليل عدم اليقين الخاص بك.

 

6. ابحث عن المعادلة أو الصيغة الرياضية

مهمة أخرى يجب عليك القيام بها هي العثور على المعادلة الرياضية أو الصيغة التي تمثل عملية القياس الخاصة بك.

إنها خطوة غالبا ما يغفلها الكثير من الناس عند تقدير عدم اليقين. ومع ذلك ، يمكن أن يساعدك استخدام المعادلة الرياضية بشكل كبير.

عندما يكون ذلك متاحا ، أوصي باستخدام المعادلة الرياضية عند تقدير عدم اليقين في القياس.

المعادلات الرياضية تشبه الخريطة. يستطيعون؛

• إعطائك مصادر عدم اليقين ،
• تقليل الوقت الذي تقضيه في إجراء البحوث ،
• تساعدك على حساب معاملات الحساسية، و
• تأكد من أنك تقدر عدم اليقين بشكل مناسب.

باستخدام المعادلة ، يجب أن تكون قادرا على العثور على المكونات التي تساهم في عدم اليقين في القياس وتحديد كيفية مساهمة كل متغير في عدم اليقين في نتيجة الاختبار أو القياس.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكنك استخدام المعادلة لإجراء عمليات المحاكاة وحساب معاملات الحساسية.

أوصي بشدة باستخدام المعادلات عندما تكون متاحة.

على سبيل المثال ، إذا كنت تقدر عدم اليقين لجهاز اختبار الوزن الساكن ، فيمكنك استخدام المعادلة الرياضية أدناه.

كما ترون ، تحتوي هذه المعادلة على الكثير من المتغيرات. ومع ذلك ، إذا قمت بتحديد عدم اليقين لكل متغير ، فيمكنك تقدير عدم اليقين للضغط المحسوب.

علاوة على ذلك ، لا داعي للقلق (بنفس القدر) بشأن التقليل من عدم اليقين لأنك أخذت في الاعتبار جميع مصادر عدم اليقين المضمنة في المعادلة.

لذا ، تأكد من قضاء بعض الوقت في العثور على المعادلة الرياضية واستخدامها (إن وجدت).

 

المعلومات اللازمة لتحليل عدم اليقين

بعد تحديد ما ستقدر عدم اليقين من أجله ، تحتاج إلى إعداد نفسك لبدء تحليل جديد لعدم اليقين.

قبل أن تبدأ ، تحتاج إلى جمع المعلومات والبيانات التي ستساعدك على تقدير عدم اليقين في القياس.

أوصي بجمع العناصر التالية المدرجة أدناه ؛

• آخر 3 تقارير معايرة ،
• نتائج اختبار التكرار والتكاثر ،
• طريقة الاختبار أو إجراء المعايرة ،
• كتيبات المعدات وأوراق البيانات.

لا ينبغي أن تكون هذه مهمة صعبة. يجب أن يكون لديك كل هذه العناصر متاحة لك بسهولة مع القليل من البحث أو بدون بحث.

الغرض من هذه المهمة هو إعطائك عملية ستساعدك على الاستعداد لتقدير عدم اليقين في القياس.

 

مثال على تحليل عدم اليقين

بدلا من إنهاء هذا الدليل هنا ، أريد أن أقدم لكم بعض الأمثلة على هذه العملية حتى تتمكن من معرفة كيفية تنفيذها عند إجراء تحليل عدم اليقين.

 

قياس جهد التيار المستمر باستخدام Fluke 8508A

على سبيل المثال ، تخيل أنك تريد تقدير عدم اليقين لمقياس Fluke 8508A الرقمي المتعدد.

لتوضيح تحليل عدم اليقين الخاص بك ، تحتاج إلى:

1. تحديد وظيفة القياس ،
2. تحديد نطاق القياس ،
3. تحديد نقاط الاختبار ،
4. تحديد الطريقة ،
5. تحديد المعدات ،
6. سجل نتائجك

 

1. تحديد وظيفة القياس

ما هي وظيفة قياس جهاز القياس المتعدد التي ستستخدمها؟

بالإضافة إلى ذلك ، سترغب في معرفة ما إذا كنت تقوم بالمصادر أو الإنشاء أو القياس.

في هذا المثال ، ستقوم بقياس جهد التيار المستمر. لذلك ، ستكون وظيفة القياس الخاصة بك هي العنوان: قياس جهد التيار المستمر.

 

2. تحديد نطاق القياس

ما هو نطاق القياس الذي تريد تقييمه؟

على الرغم من أنك تريد تقدير عدم اليقين في كل نطاق ، يجب عليك اختيار واحد فقط في كل مرة.

في هذا المثال ، دعنا نختار نطاق 200 مللي فولت.

لتحديد نطاق القياس من البداية إلى النهاية، حدد أدنى وأعلى نقاط النطاق.

قد تتضمن بعض الأمثلة التي يمكنك استخدامها ؛

• ما يصل إلى 200 مللي فولت
• 1 مللي فولت إلى 200 مللي فولت
• 0.000001 مللي فولت إلى 200 مللي فولت

ومع ذلك ، كن واقعيا. ضع قائمة بنطاق القياس الذي تنوي استخدامه بالفعل.

 

3. تحديد نقاط الاختبار

ما هي نقاط الاختبار التي ستستخدمها لتقدير عدم اليقين؟

كحد أدنى ، اختر نقطتي اختبار عبر النطاق. أود أن أوصي بنقطة اختبار منخفضة واحدة ونقطة اختبار عالية.

انظر إلى تقارير المعايرة الخاصة بك. أوصي باستخدام نقاط الاختبار التي لها نتائج معايرة. سيكون من الأسهل بكثير تقدير عدم اليقين في هذه النقاط.

في هذا المثال ، تتم معايرة المقياس المتعدد فقط عند 100 مللي فولت. لذلك ، أود أن أقدر عدم اليقين عند 0 مللي فولت و 100 مللي فولت.

خلاف ذلك ، أوصي باختيار نقاط اختبار قريبة من 10٪ من النطاق و 100٪ من النطاق.

بالنسبة للنطاق التالي (أي 2 فولت) ، سأستخدم عدم اليقين عند 100 مللي فولت لنقطة الاختبار المنخفضة وأقدر عدم اليقين عند 1 فولت لنقطة الاختبار العالية.

 

4. تحديد الطريقة

ما هي الطريقة التي تستخدمها لقياس جهد التيار المستمر؟

حدد الطريقة التي تمثل حمل العمل النموذجي أو أنشطة المختبر على أفضل وجه.

في هذا المثال ، تم اختيار إجراء المعايرة الخاص بالشركة المصنعة لقياس جهد التيار المستمر من معاير متعدد الوظائف.

 

5. تحديد المعدات

ما هي المعدات التي ستستخدمها؟

حدد الجهاز الذي سيوفر أفضل قدرة قياس لديك أو قدرة القياس الأكثر شيوعا.

أوصي باختيار المعدات التي ستوفر أفضل قدرة قياس لديك لأنه لا يمكنك الإبلاغ عن عدم اليقين أصغر مما هو معلن عنه في نطاق اعتمادك.

على سبيل المثال ، تم اختيار مقياس Fluke 8508A Multimeter لأنه يوفر أفضل قدرة قياس لمختبرنا الافتراضي.

بالإضافة إلى ذلك ، اخترت معاير متعدد الوظائف ليكون بمثابة الوحدة قيد الاختبار لأنه سيساعد في توفير شكوك أصغر للتكرار والتكاثر.

إذا اخترت استخدام مصدر طاقة كوحدة UUT الخاصة بي ، لكانت نتائج اختبار التكرار والتكرار أكبر بكثير مما سيؤدي إلى تقدير أكبر لعدم اليقين.

لذلك ، تأكد من اختيار المعدات (مثل STD و UUT) مع أفضل قدرة قياس. سيساعد على تحقيق أوجه عدم يقين أصغر.

 

6. تسجيل نتائجك

الآن ، بعد أن أكملت الخطوات الخمس السابقة ، يمكنك تسجيل النتائج في ميزانيات عدم اليقين الخاصة بك.

أوصي بإدراج المعلومات التالية ؛

1. وظيفة القياس ،
2. وصف المعدات أو النظام ،
3. تعريف المعدات أو الأرقام التسلسلية ،
4. نطاق القياس ، و
5. نقطة الاختبار

ألق نظرة على الصورة أدناه لترى مثالا. هذه هي الطريقة التي أقدم بها المعلومات في كل ميزانية عدم يقين أقوم بإنشائها.

يمنحك مخططا رائعا لتحليل عدم اليقين الخاص بك.

يوفر استخدام هذا التنسيق جميع المعلومات المهمة التي تحتاجها أنت أو المقيم الخاص بك لفهم القسم المتعلق بميزانية عدم اليقين هذه.

علاوة على ذلك ، سيساعدك في الحفاظ على تركيزك وانتباهك على تحليل واحد في كل مرة.

 

المزيد من أمثلة تحليل عدم اليقين

فيما يلي بعض الأمثلة الإضافية لتحديد وظيفة القياس الخاصة بك وتحديد تحليل عدم اليقين الخاص بك.

 

قياس الطول / كتل القياس

 

الطول / CMM

 

قياس الضغط

 

قياس درجة الحرارة

 

قياس القوة

 

قياس الحجم / الماصات

 

الكتلة / المقاييس

 

قياس عزم الدوران

 

قياس الرطوبة

 

قياس التدفق

 

القنب

 

توليد جهد التيار المتردد

 

قياس جهد التيار المستمر

كما ترى ، فإن تنسيق تحديد كل تحليل لعدم اليقين متسق تماما. يحتوي على المعلومات التالية (بالترتيب) ؛

1. وظيفة القياس / المعلمة ،
2. وصف المعدات أو النظام ،
3. نطاق القياس، و
4. نقطة الاختبار أو القيمة الاسمية

لذلك ، أوصي باستخدام تنسيق مماثل عند تحديد تحليلات عدم اليقين الخاصة بك.

 

خاتمة

حدد كل تحليل لعدم اليقين عندما تبدأ في تقدير عدم اليقين. سيساعدك على تركيز تحليلك على الوظيفة والنظام والبيانات الصحيحة. بالإضافة إلى ذلك ، سيمنعك من ارتكاب الأخطاء.

عندما تحدد العناصر الرئيسية لتحليل عدم اليقين الخاص بك ، سيساعدك ذلك على تضييق نطاق عملك وإزالة المعلومات والبيانات غير ذات الصلة.

فائدة أخرى لتحديد تحليلك هي أنه سيسمح لك وللآخرين (مثل المقيمين) بفهم وظيفة القياس المرتبطة بكل ميزانية عدم يقين. بالإضافة إلى ذلك ، سيسهل تنظيم ميزانياتك فيما يتعلق بنطاق الاعتماد الخاص بك.

قد لا يكون تحديد تحليلك وتحديد دالة القياس منطقيا بالنسبة لك اليوم ، ولكنه مفيد عندما تنظر إلى ميزانيات عدم اليقين الخاصة بك بعد عام أو عامين من الآن.

سواء كنت تقوم بتحديث ميزانياتك أو تحاول الإجابة على سؤال المقيم حول نتائجك ، فسوف تكون سعيدا لأنك حددت تحليل عدم اليقين الخاص بك.

لذلك ، تأكد من بدء كل تحليل لعدم اليقين بمخطط تفصيلي لوظيفة القياس الخاصة بك. لن تندم على ذلك.