Διακριβώσεις

Ιχνηλασιμότητα και διακρίβωση

Η ιχνηλασιμότητα (traceability) είναι μια αδιάσπαστη αλυσίδα συγκρίσεων, η οποία εξασφαλίζει ότι κάθε αποτέλεσμα μέτρησης ή η τιμή ενός προτύπου συνδέεται με αναφορά σε ένα υψηλότερο επίπεδο ακρίβειας και καταλήγει στο τελικό, ύψιστο επίπεδο μέτρησης του πρωτεύοντος προτύπου.

Στην Ελλάδα ήδη από το 2000, όλο και περισσότερες μετρήσεις στη βιομηχανική
παραγωγή έχουν ιχνηλασιμότητα μέσω εργαστηρίων διακρίβωσης στα εθνικά
πρότυπα της χώρας τα οποία είναι διαπιστευμένα με το πρότυπο ISO/IEC 17025 -
2005, τα οποία τηρούνται από το Ελληνικό Ινστιτούτο Μετρολογίας. Το βασικό μέσο για την εξασφάλιση της ιχνηλασιμότητας μιας μέτρησης είναι η
διακρίβωση (calibration) του χρησιμοποιούμενου μετρητικού οργάνου, η οποία
συνίσταται στον προσδιορισμό των μετρολογικών χαρακτηριστικών του. Η
διακρίβωση επομένως είναι η διαδικασία ελέγχου της ακρίβειας ενός μετρητικού
οργάνου (μετροταινία, παχύμετρο, μικρόμετρο, ζυγαριά κτλ.). Κάθε μετρητικό
σύστημα μετρά κάποιο μέγεθος σε συγκεκριμένες μονάδες μέτρησης σύμφωνα με το SI (Systeme Internationale). Τέτοια μεγέθη είναι ο χρόνος, η θερμοκρασία, η μάζα, το μήκος, η ποσότητα μιας ουσίας, το ηλεκτρικό ρεύμα και η φωτεινότητα (βλ. Πίνακας Ι). O ακριβής ορισμός της διακρίβωσης είναι: «Η συνάφεια των αποτελεσμάτων με ένα πρότυπο βασισμένο στο σύστημα SI».

 

Πίνακας 1Οι επτά βασικές μονάδες του SI.

 

ΠΟΣΟΤΗΤΑ

ΜΟΝΑΔΑ

ΣΥΜΒΟΛΟ

Μήκος (l)

μέτρο( meter)

m

Μάζα (m)

χιλιόγραμμο (kilogram)

kg

Χρόνος (t)

δευτερόλεπτο (second)

s

Ένταση ηλεκτρικού ρεύματος (I)

αμπέρ (ampere)

A

Θερμοδυναμική θερμοκρασία (T)

κέλβιν (kelvin)

K

Φωτοβολία (I)

καντέλα (candela)

cd

Ποσότητα ουσίας (n)

γραμμομόριο (mole)

mol

 

 

Πίνακας 2Κατάλογος προθεμάτων στις μονάδες του SI.

 

Διεθνές όνομα

Σύμβολο

Ελληνικά

Πολλαπλασιαστ

Κλίμακα

kilo

k

χίλιο

103 ής

Χιλιάδα

Hector

h

εκατό

102

Εκατοντάδα

deca

da

δέκα

101

Δεκάδα

-

-

-

100=1

Μονάδα

deci

d

δέκατο

10-1

Δέκατο

centi

c

εκατοστό

10-2

Εκατοστό

mili

m

χιλιοστό

10-3

Χιλιοστό

micro

μ

μίκρο

10-6

εκατομμυριοστό

nano

n

νάνο

10-9

δισεκατομμυριοστό

 

Τρεις βασικοί λόγοι που επιβάλλουν τη διακρίβωση ενός μετρητικού οργάνου:

 1. Η εξασφάλιση ότι οι ενδείξεις που διαβάζονται από το όργανο είναι σε συμφωνία με άλλες μετρήσεις

2. O προσδιορισμός της ακριβείας των ενδείξεων του οργάνου. H εξασφάλιση στις ενδείξεις του οργάνου

Οι συνέπειες της διακρίβωσης μετρητικών οργάνων είναι οι ακόλουθες:

  1. Το αποτέλεσμα της διακρίβωσης μπορεί να επιτρέπει είτε την υιοθέτηση των ενδείξεων του οργάνου είτε την διόρθωση των ενδείξεων

  2. Η διακρίβωση μπορεί να προσδιορίσει άλλες μετρολογικές ιδιότητες όπως την επίδραση άλλων παραγόντων.

  3. Το αποτέλεσμα της διακρίβωσης καταγράφεται σε έγγραφο με τη μορφή πιστοποιητικού διακρίβωσης ή έκθεσης διακρίβωσης.

Αβεβαιότητα της μέτρησης

Πιο απλά θα λέγαμε πως η διακρίβωση είναι η διαδικασία υπολογισμού της διαφοράς των τιμών που δίνει το ελεγχόμενο όργανο από τις τιμές ενός προτύπου. Κατά συνέπεια για να γίνει η διακρίβωση απαιτούνται μια σειρά από μετρήσεις. Όταν η διακρίβωση γίνεται σε διαπιστευμένο εργαστήριο συνοδεύεται από ένα πιστοποιητικό το οποίο αναγράφει αναλυτικά τις μετρήσεις που έχουν γίνει. Το ίδιο ισχύει και όταν η διακρίβωση γίνεται μέσα στο εργαστήριο (εσωτερική διακρίβωση) αν και οι μετρήσεις αυτές είναι πολύ λιγότερες. Όπως θα δούμε οι μετρήσεις αυτές είναι πάντα επαναλαμβανόμενες αν και γίνονται σε διαφορετικά επίπεδα τιμών. Σε γενικές γραμμές από τις επαναλαμβανόμενες αυτές τιμές υπολογίζεται η διασπορά με την μορφή τυπικής απόκλισης (SD: η οποία εκφράζει το ποσό της μεταβολής ή της διασποράς ενός συνόλου τιμών δεδομένων) ή από τον συντελεστή μεταβλητότητας (CV%: χρησιμεύει στη σύγκριση μεταβλητότητας δειγμάτων από διαφορετικούς πληθυσμούς.) αλλά και η διαφορά μεταξύ των τιμών που μετρήθηκαν στο όργανο και αυτών του προτύπου. Στις διακριβώσεις η διασπορά των τιμών προέρχεται από αυτές τις διαφορές. Η μέση διαφορά αυτών ονομάζεται αβεβαιότητα (Uncertainty ή U). Η αβεβαιότητα (Uexp : τυπική αβεβαιότητα) υπολογίζεται με τους ακόλουθους τύπους:

Τυπική αβεβαιότητα = Μέση τιμή οργάνου – Τιμή προτύπου

Η τυπική αβεβαιότητα έχει τις ίδιες μονάδες μέτρησης με αυτές του οργάνου. ‘Όταν όμως η αβεβαιότητα χρησιμοποιείται σε περαιτέρω υπολογισμούς χρησιμοποιείται αντί αυτής η σχετική αβεβαιότητα:

Σχετική αβεβαιότητα = (Διαφορά μεταξύ τιμών οργάνου και προτύπου)/ (θεωρητική τιμή)

Η σχετική αβεβαιότητα συσχετίζει την τυπική αβεβαιότητα με το μέγεθος της θεωρητικής τιμής.

H αβεβαιότητα τώρα που λαμβάνουμε υπόψη στο εργαστήριο είναι η διευρυμένη αβεβαιότητα (U) η οποία είναι το διπλάσιο της τυπικής για διάστημα εμπιστοσύνης 95%. Δηλαδή U = 2 Uexp Στη περίπτωση που σε ένα πείραμα συμμετέχουν περισσότερα από ένα όργανα τα οποία έχουν διακριβωθεί και έχει υπολογιστεί η αβεβαιότητα τους τότε η διευρυμένη αβεβαιότητα ισούνται με το άθροισμα όλων των επιμέρους τυπικών αβεβαιοτήτων.