Что означают термины условия измерений и методика измерений
Что означают термины условия измерений и методика измерений
ГОСТ Р ИСО 5725-1-2002
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ТОЧНОСТЬ (ПРАВИЛЬНОСТЬ И ПРЕЦИЗИОННОСТЬ) МЕТОДОВ И РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ
Основные положения и определения
Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results. Part 1. General principles and definitions
Дата введения 2002-11-01
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы» Госстандарта России (ВНИИМС), Всероссийским научно-исследовательским институтом стандартизации (ВНИИСтандарт), Всероссийским научно-исследовательским институтом классификации, терминологии и информации по стандартизации и качеству (ВНИИКИ) Госстандарта России
ВНЕСЕН Управлением метрологии и Научно-техническим управлением Госстандарта России
3 Настоящий стандарт представляет собой полный аутентичный текст международного стандарта ИСО 5725-1:1994* «Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 1. Основные положения и определения»
В необходимых случаях в тексте стандарта даны комментарии научного редактора, выделенные курсивом
ИЗДАНИЕ (март 2009 г.) с Поправкой (ИУС 11-2003)
* С 1 июля 2007 г. введен в действие ГОСТ Р ИСО/МЭК 17025-2006.
ГОСТ Р ИСО 5725 представляют собой полный аутентичный текст шести частей международного стандарта ИСО 5725, в том числе:
ГОСТ Р ИСО 5725-1-2002 «Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 1. Основные положения и определения»;
ГОСТ Р ИСО 5725-2-2002 «Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 2. Основной метод определения повторяемости и воспроизводимости стандартного метода измерений»;
ГОСТ Р ИСО 5725-3-2002 «Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 3. Промежуточные показатели прецизионности стандартного метода измерений»;
ГОСТ Р ИСО 5725-4-2002 «Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 4. Основные методы определения правильности стандартного метода измерений»;
ГОСТ Р ИСО 5725-5-2002 «Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 5. Альтернативные методы определения прецизионности стандартного метода измерений»;
ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002 «Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 6. Использование значений точности на практике».
Пользование частями 2-6 ГОСТ Р ИСО 5725 в отдельности возможно только совместно с частью 1 (ГОСТ Р ИСО 5725-1), в которой установлены основные положения и определения, касающиеся всех частей ГОСТ Р ИСО 5725.
В соответствии с основными положениями ИСО 5725-1 (пункт 1.2) настоящий стандарт распространяется на методы измерений непрерывных (в смысле принимаемых значений в измеряемом диапазоне) величин, дающие в качестве результата измерений единственное значение. При этом это единственное значение может быть и результатом расчета, основанного на ряде измерений одной и той же величины.
Применяемый в международных стандартах термин «стандартный метод измерений» адекватен отечественному термину «стандартизованный метод измерений».
В ИСО 5725:1994-1998 и ИСО/МЭК 17025-99 понятие «метод измерений» («measurement method») включает совокупность операций и правил, выполнение которых обеспечивает получение результатов с известной точностью. Таким образом, понятие «метод измерений» по ИСО 5725 и ИСО/МЭК 17025 адекватно понятию «методика выполнения измерений (МВИ)» по ГОСТ Р 8.563-96 «Государственная система обеспечения единства измерений. Методики выполнения измерений» (пункт 3.1) и соответственно значительно шире по смыслу, чем определение термина «метод измерений» в Рекомендации по межгосударственной стандартизации РМГ 29-99 «Государственная система обеспечения единства измерений. Метрология. Основные термины и определения» (пункт 7.2).
Следует отметить, что в отечественной метрологии точность (accuracy) и погрешность (еrror) результатов измерений, как правило, определяются сравнением результата измерений с истинным или действительным (условно истинным) значением измеряемой физической величины (являющимися фактически эталонными значениями измеряемых величин, выраженными в узаконенных единицах).
В условиях отсутствия необходимых эталонов, обеспечивающих воспроизведение, хранение и передачу соответствующих значений единиц величин, необходимых для оценки погрешности (точности) результатов измерений, и в отечественной, и в международной практике за действительное значение зачастую принимают общее среднее значение (математическое ожидание) установленной (заданной) совокупности результатов измерений. В ИСО 5725 эта ситуация отражена в термине «принятое опорное значение» (см. пункты 3.5 и 3.6 ГОСТ Р ИСО 5725-1) и рекомендуется ГОСТ Р ИСО 5725-1 для использования в этих случаях и в отечественной практике.
В соответствии с ИСО 5725 цель государственных стандартов ГОСТ Р ИСО 5725 состоит в том, чтобы:
а) изложить основные положения, которые следует иметь в виду при оценке точности (правильности и прецизионности) методов и результатов измерений при их применении, а также при планировании экспериментов по оценке различных показателей точности (ГОСТ Р ИСО 5725-1);
б) регламентировать основной способ экспериментальной оценки повторяемости (сходимости) и воспроизводимости методов и результатов измерений (ГОСТ Р ИСО 5725-2);
в) регламентировать процедуру получения промежуточных показателей прецизионности методов и результатов измерений, изложив условия их применения и методы оценки (ГОСТ Р ИСО 5725-3);
г) регламентировать основные способы определения правильности методов и результатов измерений (ГОСТ Р ИСО 5725-4);
д) регламентировать для применения в определенных обстоятельствах несколько альтернатив основным способам (ГОСТ Р ИСО 5725-2 и ГОСТ Р ИСО 5725-4) определения прецизионности и правильности методов и результатов измерений, приведенных в ГОСТ Р ИСО 5725-5;
е) изложить некоторые практические применения показателей правильности и прецизионности (ГОСТ Р ИСО 5725-6).
Представленные в виде таблицы рекомендации по применению основных положений ГОСТ Р ИСО 5725 в деятельности по метрологии, стандартизации, испытаниям, оценке компетентности испытательных лабораторий со ссылками на нормы государственных стандартов Российской Федерации, содержащих требования к выполнению соответствующих работ, приведены в приложении к предисловию в ГОСТ Р ИСО 5725-1.
Алгоритмы проведения экспериментов по оценке повторяемости, воспроизводимости, промежуточных показателей прецизионности, показателей правильности (характеристик систематической погрешности) методов и результатов измерений рекомендуется внедрять через программы экспериментальных метрологических исследований показателей точности (характеристик погрешности) результатов измерений, выполняемых по разрабатываемой МВИ, и (или) через программы контроля показателей точности применяемых МВИ.
Использование приведенных в приложениях А к каждому стандарту условных обозначений в качестве обязательных рекомендуется только для тех показателей точности, которые до настоящего времени в отечественной метрологической практике не использовались (например, для показателей по пунктам 3.9-3.12 ГОСТ Р ИСО 5725-1). Для остальных показателей и критериев используемые в стандартах ГОСТ Р ИСО 5725 условные обозначения, как правило, могут применяться наряду с условными обозначениями этих показателей и критериев, принятых в действующих отечественных документах (например, предел повторяемости (сходимости) с условным обозначением по пункту 3.16 ГОСТ Р ИСО 5725-1 наряду с условным обозначением , принятым для этого показателя в ряде рекомендаций по метрологии, а также в государственных стандартах на методы испытаний продукции).
ПРЕДИСЛОВИЕ К МЕЖДУНАРОДНОМУ СТАНДАРТУ ИСО 5725
Международный стандарт ИСО 5725-1 был подготовлен Техническим комитетом ИСО/ТК 69 «Применение статистических методов», Подкомитетом ПК 6 «Методы и результаты измерений».
ИСО 5725 состоит из следующих частей под общим заголовком «Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений»:
Часть 1. Основные положения и определения
Часть 2. Основной метод определения повторяемости и воспроизводимости стандартного метода измерений
Часть 3. Промежуточные показатели прецизионности стандартного метода измерений
Часть 4. Основные методы определения правильности стандартного метода измерений
Часть 5. Альтернативные методы определения прецизионности стандартного метода измерений
Часть 6. Использование значений точности на практике
ИСО 5725 (части 1-6) в совокупности аннулирует и заменяет ИСО 5725:1986, область распространения которого была расширена включением правильности (в дополнение к прецизионности) и условий промежуточной прецизионности (в дополнение к условиям повторяемости и воспроизводимости).
ВВЕДЕНИЕ К МЕЖДУНАРОДНОМУ СТАНДАРТУ ИСО 5725
0.2 Необходимость рассмотрения «прецизионности» возникает из-за того, что измерения, выполняемые на предположительно идентичных материалах при предположительно идентичных обстоятельствах, не дают, как правило, идентичных результатов. Это объясняется неизбежными случайными погрешностями, присущими каждой измерительной процедуре, а факторы, оказывающие влияние на результат измерения, не поддаются полному контролю. При практической интерпретации результатов измерений эта изменчивость должна учитываться. Например, нельзя установить фактическое различие между полученным результатом измерений и какой-либо точной величиной, если она лежит в области неизбежных случайных погрешностей измерительной процедуры. Аналогичным образом, сопоставление результатов испытаний двух существенно различающихся партий материала не выявит какого-либо существенного отличия в качестве, если расхождение между результатами лежит в вышеупомянутой области.
0.3 На изменчивость результатов измерений, выполненных по одному методу, помимо различий между предположительно идентичными образцами, могут влиять многие различные факторы, в том числе:
РМГ 29-2013 ГСИ. Метрология. Основные термины и определения
7 Свойства и метрологические характеристики средств измерений
7.1 метрологическая характеристика (средства измерений); MX: Характеристика одного из свойств средства измерений, влияющая на результат измерений.
metrological characteristic of a measuring instrument
7.2 нормируемые метрологические характеристики (типа средства измерений); НМХ: Совокупность метрологических характеристик данного типа средств измерений, устанавливаемая нормативными документами на средства измерений.
rated metrological characteristics of a measuring instrument type
7.3 точностные характеристики (средства измерений): Совокупность метрологических характеристик средства измерений, влияющих на точность измерения.
accuracy characteristics of a measuring instrument
7.4 точность (средства измерений): Качество средства измерений, отражающее близость к нулю его погрешности.
accuracy of a measuring instrument
7.5 класс точности: Обобщенная характеристика данного типа средств измерений, как правило, отражающая их уровень точности и выражаемая точностными характеристиками средств измерений.
1 Класс точности обычно обозначается числом или символом, принятым по соглашению.
2 Класс точности дает возможность судить о значениях инструментальных погрешностей или инструментальных неопределенностей средств измерений данного типа при выполнении измерений.
3 Класс точности применяется и к материальным мерам.
7.6 погрешность средства измерений: Разность между показанием средства измерений и известным опорным (действительным) значением величины.
error (of indication) of a measuring instrument
7.7 предел допускаемой погрешности (средства измерений): Наибольшее значение погрешности средства измерений (без учета знака), устанавливаемое нормативным документом для данного типа средств измерений, при котором оно еще признается метрологически исправным.
7.8 систематическая погрешность средства измерений: Составляющая погрешности средства измерений, принимаемая за постоянную или закономерно изменяющуюся.
systematic error of a measuring instrument
7.9 случайная погрешность средства измерений: Составляющая погрешности средства измерений, изменяющаяся случайным образом.
random error of a measuring instrument
7.10 абсолютная погрешность средства измерений: Погрешность средства измерений, выраженная в единицах измеряемой величины.
absolute error of a measuring instrument
7.11 относительная погрешность средства измерений: Погрешность средства измерений, выраженная отношением абсолютной погрешности средства измерений к опорному значению измеряемой величины.
relative error of a measuring instrument
7.12 приведенная погрешность (средства измерений): Погрешность средства измерений, выраженная отношением абсолютной погрешности средства измерений к нормирующему значению величины.
1 Часто за нормирующее значение принимают максимальное значение диапазона измерений или разность между максимальным и минимальным значениями диапазона измерений.
2 Приведенную погрешность обычно выражают в процентах.
reduced error of a measuring instrument
7.13 основная погрешность (средства измерений): Погрешность средства измерений, применяемого в нормальных условиях.
intrinsic error of a measuring instrument
7.14 дополнительная погрешность (средства измерений): Составляющая погрешности средства измерений, возникающая дополнительно к основной погрешности вследствие отклонения какой-либо из влияющих величин от нормального ее значения или вследствие ее выхода за пределы нормальной области значений.
complementary error of a measuring instrument
7.15 статическая погрешность (средства измерений): Погрешность средства измерений, применяемого для измерения постоянной величины.
7.16 динамическая погрешность (средства измерений): Разность между погрешностью средства измерений в динамическом режиме и его статистической погрешностью, соответствующей значению величины в данный момент времени.
7.17 погрешность в контрольной точке: Погрешность средства измерений или измерительной системы для заданного значения измеряемой величины.
datum measurement error, datum error
7.18 погрешность нуля: Погрешность средства измерений в контрольной точке, когда заданное значение измеряемой величины равно нулю.
7.19 неопределенность измерений нуля: Неопределенность измерений, когда заданное значение измеряемой величины равно нулю.
1 Неопределенность измерений нуля связывается с нулевым показанием или показанием, близким к нулю, и охватывает интервал, для которого неизвестно, является ли измеряемая величина слишком малой, чтобы быть обнаруженной, или показание средства измерений вызвано только шумом.
2 Понятие неопределенность измерений нуля также применяется, когда при измерении получено различие для образца и фона.
null measurement uncertainty
7.20 погрешность меры: Разность между номинальным значением меры и опорным значением воспроизводимой ею величины.
7.21 инструментальное смещение: Разность между средним повторных показаний и опорным значением величины.
7.22 инструментальная неопределенность: Составляющая неопределенности измерений, обусловленная применяемым средством измерений или измерительной системой.
1 Инструментальную неопределенность, как правило, определяют при калибровке средства измерений или измерительной системы, за исключением первичного эталона, когда для этого используют иные подходы.
2 Инструментальную неопределенность используют при оценивании неопределенности измерений по типу В.
3 Информация, касающаяся инструментальной неопределенности, может быть приведена в спецификации средства измерений.
instrumental measurement uncertainty
7.23 показание: Значение величины, формируемое средством измерений или измерительной системой.
1 Показание часто представляется в виде позиции указателя на дисплее для аналоговых выходов, отображенного или напечатанного числа для цифровых выходов, кодовой комбинации для кодовых выходных сигналов или приписанного значения величины для материальных мер.
2 Показание и соответствующее значение измеряемой величины не обязательно являются значениями величин одного рода.
7.24 фоновое показание: Показание при условии, что представляющая интерес измеряемая величина не вносит вклад в это показание.
blank indication, background indication
7.25 диапазон показаний: Область значений шкалы измерительного прибора, ограниченная начальным и конечным значениями шкалы.
7.26 номинальный диапазон (показаний): Множество значений величины между округленными или приближенными начальным и конечным значениями шкалы, достижимыми при определенной регулировке средства измерений, и используемое для обозначения данной регулировки.
nominal indication interval, nominal interval
7.27 номинальный размах (показаний): Абсолютное значение разности между предельными значениями величины номинального диапазона показаний.
range of a nominal indication interval
7.28 номинальное значение величины: Округленное или приближенное значение величины, приписанное средству измерений, которым следует руководствоваться при его применении.
nominal quantity value, nominal value
7.29 действительное значение меры: Значение величины, приписанное мере на основании ее калибровки или поверки.
1 В состав первичного эталона единицы массы входит платиноиридиевая гиря с номинальным значением массы 1 кг, тогда как действительное значение ее массы составляет 1,000000087 кг, полученное в результате международных сличений с международным эталоном килограмма, хранящимся в Международном Бюро Мер и Весов.
conventional true value of a material measure
7.30 вариация, вызванная влияющей величиной: Разность показаний для данного значения измеряемой величины, обусловленная тем, что влияющая величина принимает последовательно два разных значения.
variation due to an influence quantity
7.31 вариация показаний (измерительного прибора): Разность показаний измерительного прибора в одной и той же точке диапазона измерений при плавном подходе к этой точке со стороны меньших и больших значений измеряемой величины.
7.32 время отклика (при скачкообразном воздействии): Интервал времени от момента, когда значение величины на входе средства измерений или измерительной системы скачкообразно изменяется до определенного уровня (значения), до момента, когда соответствующее показание средства измерений или измерительной системы достигает установившегося конечного значения и остается в заданных пределах.
step response time
7.33 инструментальный дрейф: Непрерывное или ступенчатое изменение показаний во времени, вызванное изменениями метрологических характеристик средства измерений.
7.34 диапазон измерений; рабочий диапазон: Множество значений величин одного рода, которые могут быть измерены данным средством измерений или измерительной системой с указанными инструментальной неопределенностью или указанными показателями точности при определенных условиях.
1 В некоторых областях используют термин измерительный интервал или интервал измерений.
2 Нижнюю границу диапазона измерений не следует путать с пределом обнаружения.
measuring interval, working interval
7.35 разрешение: Наименьшее изменение измеряемой величины, которое является причиной заметного изменения соответствующего показания.
1 В РМГ 29-99 использовался термин разрешение средства измерения: характеристика средства измерений, выражаемая наименьшим интервалом времени между отдельными импульсами или наименьшим расстоянием между объектами, которые фиксируются прибором раздельно.
2 Разрешение может зависеть, например, от шума (собственного или внешнего) или трения. Оно может также зависеть от значения измеряемой величины.
7.36 разрешающая способность измерительного прибора: Наименьшая разность между показаниями, которая может быть заметно различима.
resolution of a displaying device
1 Термин широко применяется в области количественного химического анализа, где часто по умолчанию принимают значения и равными 0,05.
2 Термины чувствительность и порог чувствительности не следует использовать для предела обнаружения.
detection limit, limit of detection
7.38 избирательность: Свойство средства измерений или измерительной системы, применяемой согласно установленной методике измерений для получения измеренных значений одной или нескольких измеряемых величин, заключающееся в независимости значений этих величин друг от друга и от влияющих величин объекта измерения.
1 Способность измерительной системы для ионизирующего излучения реагировать на данное излучение при измерении в присутствии постороннего излучения.
2 Способность измерительной системы измерять молярную концентрацию креатинина в плазме крови по методу Яффе без влияния со стороны глюкозы, урата, кетона и белков.
selectivity of a measuring system, selectivity
7.39 чувствительность (средства измерений): Отношение изменения показаний средства измерения к вызывающему его изменению измеряемой величины.
sensitivity of a measuring system, sensitivity
7.40 порог чувствительности (средства измерений): Наименьшее значение изменения величины, начиная с которого может осуществляться ее измерение данным средством измерения.
1 Если самое незначительное изменение массы, которое вызывает перемещение стрелки весов, составляет 10 мг, то порог чувствительности весов равен 10 мг.
2 Порог чувствительности может зависеть от шума и значения измеряемой величины.
3 Кроме терминов, указанных в 7.39 и 7.40, на практике применяют также термины: реагирование и порог реагирования, подвижность средства измерений и порог подвижности, срабатывание и порог срабатывания. Иногда применяют термин пороговая чувствительность. Это свидетельствует о том, что терминология для выражения понятий, связанных со свойствами средства измерений реагировать на малые изменения измеряемых величин, еще не устоялась.
4 В VIM3 [1] используется термин порог реагирования: наибольшее изменение значения измеряемой величины, не вызывающее заметного изменения соответствующего показания.
7.41 зона нечувствительности средства измерений; мертвая зона: Диапазон значений измеряемой величины, в пределах которого ее изменения не вызывают значимого изменения показания средства измерений
7.42 условия стабильности измерений: Условия измерений, при которых метрологические характеристики, установленные при калибровке средства измерений или измерительной системы, сохраняются в процессе эксплуатации.
steady state condition
7.43 нормальные условия (измерений): Условия измерений, предписанные для оценивания характеристик средства измерений или измерительной системы или для сравнения результатов измерений.
1 Нормальные условия измерений характеризуются нормальной областью значений влияющих величин. Нормальные условия измерений устанавливаются в нормативных документах на средства измерений конкретного типа или при их поверке (калибровке).
2 Погрешность средства измерений в нормальных условиях называют основной погрешностью средства измерений.
3 Нормальные условия относятся к условиям измерений, при которых установленная инструментальная неопределенность или погрешность будет наименьшей.
4 В VIM3 [1] при установлении нормальных условий приводится также область значений измеряемой величины.
reference operating condition; reference condition
7.44 нормальное значение (влияющей величины): Значение влияющей величины, к которому приводятся результаты измерений одной и той же величины, выполненные в разных условиях.
7.45 нормированные условия измерений; рабочие условия измерений: Условия измерений, которые должны выполняться во время измерения для того, чтобы средство измерений или измерительная система функционировали в соответствии со своим назначением.
1 Нормированные условия измерений характеризуются рабочей областью значений влияющих величин.
2 Составляющая погрешности средства измерений, возникающая дополнительно к основной погрешности вследствие выхода влияющих величин за пределы нормальной области значений называют дополнительной погрешностью.
3 В VIM3 [1] при установлении нормированных условий измерений устанавливается также область значений измеряемой величины.
rated operating condition
7.46 предельные условия (измерений): Условия измерений, характеризуемые экстремальными значениями измеряемой и влияющих величин, которые средство измерений или измерительная система может выдержать без разрушений и ухудшения метрологических характеристик, если они впоследствии будут использоваться в своих нормированнных условиях измерения.
limiting operating condition
7.47 метрологическая исправность (средства измерений): Состояние средства измерений, при котором все его нормируемые метрологические характеристики соответствуют установленным требованиям.
7.48 метрологическая надежность (средства измерений): Надежность средства измерений, в части сохранения его метрологической исправности.
7.49 метрологический отказ (средства измерений): Выход метрологической характеристики средства измерений за установленные пределы.
7.50 стабильность (средства измерений): Свойство средства измерений, отражающее неизменность во времени его метрологических характеристик.
1 Указанием длительности интервала времени, за который метрологическая характеристика изменилась на установленное значение.
2 Указанием изменения характеристики за установленный интервал времени, что часто называют нестабильностью средства измерений.
stability of a measuring instrument, stability