اندازه گیری و کالیبراسیون احد محمدی- پاییز 1393

2. اندازه گیری و کالیبراسیوناحد محمدی- پاییز 1393

4. اندازه شناسي • اندازه شناسي Metrology • علم اندازه گیری و کاربرد آن.

5. انواع اندازه شناسي • اندازه شناسي علمي • اندازه شناسي صنعتي • اندازه شناسي قانوني

13. تعاريف و اصطلاحات • كميت اندازه گيري خصیصه یک پدیده،یک جسم یا یک ماده که بتوان اندازه آن را به شکل یک عدد و یک مرجع بیان کرد. • یک مرجع می تواند یکای اندازه گیری، روش اجرایی اندازه گیری، ماده ی مرجع یا ترکیبی از آن ها باشد.

14. كميت اصلی کمیتی در یک زیر مجموعه منتخب قراردادی از یک دستگاه کمیت های مورد نظر که هیچیک از کمیت های زیرمجموعه را نتوان برحسب سایر کمیت ها بیان کرد. • كميت فرعي کمیتی که در یک دستگاه کمیت ها با تابعي از کمیت های پايه آن دستگاه تعریف می شود. مثال: سرعت كميتي فرعي است كه به صورت حاصل تقسيم طول بر زمان تعريف مي شود

15. مقدار كميت عدد و مرجعي كه با هم بزرگی يك كميت را بيان مي كنند . مثال1 : طول يك ميله ي معین : cm 534 يا m5/34 مثال2 : جرم يك جسم معین : g152 يا kg 0/152 مثال3 : انحناي يك قوس معین : m-1112 مثال4 : دماي يك نمونه معین بر حسب درجه ي سلسيوس : 0C 5 - مثال5 : امپدانس الكتريكي يك المان از مدار معین در يك فركانس معین كه در آن j عدد مختلط است : (j3+7) مثال6 : ضريب شكست يك نمونه شيشه اي معین : 1/32 مثال7 : سختي يك نمونه بر حسب راكول C : HRC5/43 مثال8 :كسر جرمي كادميوم در يك نمونه ي مسي معین : 9-10×3 يا kg/ µg3 مثال9:مولالیته pb2+ در يك نمونه آب معین : kg/ µmol76/1

16. مثال10: مقدار اختیاری غلظت مقدار ماده لوتروپين در نمونه پلاسمای خون معین (استاندارد بين المللي 80/552 WHO) : 0/ 5 بر حسب( I/يكاي بين المللي ) يادآوري1- باتوجه به نوع مرجع ،مقدار كميت يكي از موارد زير را شامل مي شود: ضرب يك عدد در يكاي اندازه گيري(به مثال هاي 1و2و3و4و5و8و9 مراجعه شود).عمولاً يكاي اندازه گيري يك براي كميت هاي با بعديك نوشته نمي شود(به مثال هاي6و8 مراجعه شود)، یا يك عدد و يك مرجع براي روش اندازه گيري(به مثال 7 مراجعه شود)، و یا يك عدد و يك ماده مرجع (به مثال 10 مراجعه شود) يادآوري2- عدد مي تواند مختلط باشد (به مثال5مراجعه شود) ياد آوري3- مقدا يك كميت را مي توان به چند روش نمایش داد. (به مثال هاي 1و2و8 مراجعه شود) يادآوری4- براي كميت هاي برداري يا تانسوري هر مؤلفه يك مقدار دارد. مثال: نيروي وارد بر يك ذره به عنوان مثال در مختصات دكارتي: (Fx;Fy;Fz) = ( 5/31 ,2/43 ,0/17) N

17. مقدار واقعي كميت مقدار کمیت مطابق با تعریف آن کمیت • مقدارقراردادی کمیت مقداری که طبق توافق برای یک هدف خاص به یک کمیت نسبت داده می شود.

18. اندازه گيري فرآیند تعیین یک یا چند مقدار کمیت كه به طور تجربي و مستدل بتوان آن را به کمیت نسبت داد. • اصل اندازه گيري پدیده ای که به عنوان اساس اندازه گیری به کار گرفته می شود. مثال اثر ترموالكتريك كه براي اندازه گيري دما به كار مي رود.

19. روش اندازه گيري توصیف عام یک سازمان منطقی از عملیات که در اندازه گیری بكار مي رود. روش های اندازه گیری را می توان به شیوه های مختلف انتخاب کرد، مانند: روش اندازه گیری جایگزینی روش اندازه گیری تفاضلی روش اندازه گیری صفر یا روش اندازه گیری مستقیم و روش اندازه گیری غیرمستقیم

20. اندازه گيری استاتيکی اندازه گيريی که درآن اندازه ده ويا مقدارش نسبت به زمان تغييرنمی کند و يا اندازه گيری اندازه ده توسط کميت های مستقل از زمان انجام می شود. • اندازه گيری ديناميکی اندازه گيريی که در آن خود اندازه ده يا مقدار اندازه ده نسبت به زمان تغييرات قابل ملاحظه ای داشته باشدويا اندازه ده تابع کميت هايی است که آنها تابع زمانند.

21. اندازه ده کمیتی که برای اندازه گیری در نظر گرفته شده است. • كميت تأثيرگذار کمیتی که در اندازه گیری مستقیم، روی کمیتی که فعلاً اندازه گیری میشود، تأثیری ندارد، اما بر رابطه بین نشاندهی و نتیجه اندازه گیری تأثیر می گذارد. مثال :دمای میکرومتر در اندازه گیری طول یک میله (نه دمای میله که خود آن می تواند در تعریف اندازه ده دخیل شود).

22. نتيجه ي اندازه گيري مجموعه مقادیری که به اندازه ده نسبت داده می شود و هراطلاعات مرتبط قابل دسترس دیگر را به همراه دارد.

23. درستي اندازه گيري نزدیکی توافق بین مقدار کمیت اندازه گیری شده و مقدار کمیت واقعی از یک اندازه ده. "درستي" مفهومي كيفي است. واژه ي "دقت" نبايد به جاي "درستي" به كار رود. مفهوم "درستی اندازه گیری" یک کمیت نیست و با مقدار عددی بیان نمی شود. هر چه خطای اندازه گیری کوچکتر باشد، گفته می شود اندازه گیری درست تر است.

24. دقت اندازه گیری measurement precision نزدیکی توافق بین نشاندهی ها یا مقادیرکمیت اندازه گیری شده حاصل تکرار اندازه گیری های روی همان نمونه یا مشابه آن تحت شرایط مشخص. دقت اندازه گیری معمولا" به صورت عددی و برحسب عدم دقت تحت شرایط اندازه گیری خاص بیان می شود، مانند انحراف معیار، واریانس یا ضریب واریانس. دقت اندازه گیری برای تعریف تکرارپذیری اندازه گیری، دقت میانی اندازه گیری و تجدیدپذیری اندازه گیری بکار می رود.

25. صحت اندازه گیری Measurement trueness نزدیکی توافق بین میانگین حاصل ازتعداد نامتناهی از مقادیر کمیت اندازه گیری شده تکراری و مقدار کمیت یادآوری 1 - مفهوم "صحت اندازه گیری" یک کمیت نیست و بنابراین نمی توان آن را به صورت عددی بیان کرد، اما در استاندارد ملی 7442 معيارهاي مربوط به نزدیکی توافق داده شده است. یادآوری 2 - صحت اندازه گیری به طور معكوس به خطای اندازه گیری سیستماتیک ارتباط پيدا مي كند ، اما ارتباطی با خطای اندازه گیری تصادفی ندارد. یادآوری 3 - واژه "درستی اندازه گیری" نباید برای" صحت اندازه گیری" یا برعکس استفاده شود

27. خطای اندازه گیری مقدار كميت اندازه گیری شده منهای مقدار کمیت مرجع. مفهوم "خطای اندازه گیری" را می توان برای دو حالت زیر بکار برد: الف) وقتی یک تك مقدار مرجع وجود دارد و هنگامی به آن ارجاع می شود که کالیبراسیون توسط استاندارد اندازه گیری که مقداركميت اندازه گیری شده آن دارای عدم قطعیت اندازه گیری ناچیز است، انجام شده یا اگر یک مقداركميت قراردادی داده شده است که در این حالت خطای اندازه گیری معلوم است، و ب) اگر فرض شود اندازه ده از طریق یک تك مقداركميت واقعی یا یک مجموعه مقادیر واقعی با گستره ناچیز نشان داده می شود که در این حالت خطای اندازه گیری نامعلوم است. خطای اندازه گیری نباید با خطای تولید یا خطای انسانی اشتباه گرفته شود.

28. خطای اندازه گیری مبنا خطای اندازه گیری یک دستگاه اندازه گیری یا سیستم اندازه گیری در یک مقدار کمیت اندازه گیری شدهی مشخص است. • خطای صفر خطای اندازه گیری مبنا است وقتی که مقدار کمیت اندازه گیری شده مشخص صفر باشد .

32. بیشینه خطای مجاز اندازه گیری مقداركرانه‌اي خطای اندازهگیری، نسبت به مقدارکمیت مرجع معلوم، که توسط مشخصات یا قوانین برای اندازه گیری ، دستگاه اندازه گیری یا سیستم اندازه گیری مجاز شمرده می شود .

33. خطاي اندازه گیری تصادفي مؤلفه خطای اندازه گیری که در تكرار اندازه گیری ها با یک روند غیرقابل پیش بینی تغییر می کند. مقدار مرجع برای خطای اندازه گیری تصادفی، میانگین حاصل از تعداد زیادی اندازه گیری تکراری روی یک اندازه ده همسان است. خطاهای اندازه گیری تصادفی یک مجموعه از اندازه گیری های تکراری، تابع توزیعی را تشکیل می دهد که می تواند به امید ریاضی (که معمولا" صفر فرض می شود) و واریانس آن خلاصه شود.

34. خطاي اندازه گیری سيستماتيك مؤلفه خطای اندازه گیری که در تكرار اندازه گیری ها ثابت می ماند یا با یک روند قابل پیش بینی تغییر می کند. خطای اندازه گیری سیستماتیک و علل آن می تواند معلوم یا نامشخص باشد. برای جبران یک خطای اندازه گیری سیستماتیک معلوم می توان تصحیح اعمال کرد. خطای اندازه گیری سیستماتیک برابر است با خطای اندازه گیری منهای خطای اندازه گیری تصادفی

37. اریبی دستگاهی میانگین نشاندهیهای تکراری منهای مقدار کمیت مرجع .

38. تكرارپذيري اندازه گیری دقت اندازه گیری تحت مجموعهای از شرایط تکرارپذیری اندازه گیری شرط تكرارپذيري اندازه گیری شرط اندازه گیری از میان یک مجموعه شرایط که در آن روش اجرايي اندازه گیری، کاربران، سیستم اندازه گیری، شرایط کاری و محل، یکسان است و اندازه گیری های تکراری روی همان نمونه یا نمونه های مشابه در فواصل زمانی کوتاه انجام می شود.

39. تجديدپذيري اندازه گیری دقت اندازه گیری تحت شرایط تجدیدپذیری اندازه گيري • سیستم های اندازه گيري • کاربران • مکان های اندازه گیری • روش های اجرایی اندازه گیری

40. قابلیت ردیابی اندازه شناختی خصیصه یک نتیجه اندازه گیری که توسط آن می توان نتیجه را به یک مرجع از طریق زنجیره ی ناگسسته ی مستند کالیبراسیون ها ارتباط داردکه هر یک در عدم قطعیت اندازه گیری دخیل هستند. قابلیت ردیابی اندازه شناختی نیاز به برقراری سلسه مراتب کالیبراسیون دارد . قابلیت ردیابی اندازه شناختی یک نتیجه اندازه گیری این اطمینان را نمی دهد که عدم قطعیت اندازه گیری برای هدف مورد نظر مناسب است یا اینکه خطای انسانی وجود ندارد. عناصر مورد نیاز برای تایید قابلیت ردیابی اندازه شناختی عبارتند از یک زنجیره قابل ردیابی اندازه شناختی ناگسسته به یک استاندارد اندازه گیری بین المللی یا استاندارد اندازه گیری ملی، عدم قطعیت اندازه گیری مدون ، روش اجرایی اندازه گیری مدون، تاييدصلاحیت فنی، قابلیت ردیابی اندازه شناختی به SI و بازه های کالیبراسیون (LAC P-10:2002).

41. Primary Standards Traceable to BIPM Secondary Standards Working Standards Instruments Used in Lab/ Industry

42. سلسله مراتب کالیبراسیون 0.002% 0.01% 0.07% 1% 5% • استاندارد ملی • آزمایشگاه کالیبراسیون • استاندارد مرجع تولیدکننده • تجهیزات خط تولید • تولید نهایی افزایش عدم قطعیت قابلیت ردیابی

43. The Traceability System for Mass Measurement in National Measurement Laboratory Recal Interval Comparator 1 kg Primary Standard - M 001 (stainless steel) U = ± 0.026 mg (k=2, 95% CL) AT1006 - cap : 1kg 5 years Reference Standards (OIML Class E1) 1 mg - 20 kg(Ref set) U=±0.002-10mg 1 mg - 20 kg (Control set) U=±0.002-10mg 1. UMT5 -cap: 5 g 2. AT106- cap : 100 g 3. AT1006- cap :1 kg 4. AT10005- cap : 10 kg 5. C20000- cap : 20 kg 3 years Secondary Standards (OIML Class E2) 1 mg - 1 kg(MCL0014) U= ±0.003-0.5 mg 50 g - 2 kg(MCL 0015) U=±0.03-1 mg 5 kg - 10 kg(MCL 0016) U= ±2.5-15 mg 1. AT21-cap : 20 g 2. AE200MC-cap:200 g 3. AT1005-cap : 1 kg 4. C2000- cap : 2 kg 5. Jupiter-caps: 2,5 kg 6.E2100/MC-cap: 60 kg 2 years Tertiary Standards (OIML Class F1) 1 mg - 2 kg(MCL0018) U=±0.004-1.0 mg 1 mg - 1 kg(MCL0019) U=±0.005-1mg 2 kg - 10 kg(MCL0023) U=±1.0 - 25 mg 1. AT21-cap : 20 g 2. AE200MC-cap:200 g 3. AT1005-cap : 1 kg 4. C2000- cap : 2 kg 5. Jupiter-caps: 2,5 kg 6. E2100/MC-cap: 60 kg 1 year 1 mg - 2 kg(MCL0021) U=±0.01-5 mg 1mg - 200g(MCL0022) U=±0.01-0.5 mg 200 g - 20 kg(MCL0020) U=±0.5-75 mg Working Standards (OIML Class F2 , M1) 1. E2100/MC- cap : 60 kg 1 year 20 kg(MCL0029) cast iron U=±200mg

44. Traceable to MASS COMPARATOR USE Transfer Prototype 1kg Traceable to SI Units Calibrate Analytical Balance Set of Classes E2, F1, F2, and M1 BIPM Prototype 1kg 44

46. GAUGE BLOCK COMPARATOR Primary Standard Traceable to Laser interferometer Compare USE Grade K set Calibrate Grade 1 set

47. SI units Legal units Primary standards Secondary standards State primary standards and reference standards Reference standards in industry State inspectors’ standards and Reference standards Working standards in industry Measuring Instruments (Industry, commerce and the community) CGPM یکاهای قانونی First-level standards NMI Second-level standards Third-level standards

48. استانداردهای قانونی آزمایشگاههای مرجع (دولتی و خصوصی) استانداردهای قانونی منطقه ای یا استانی آزمایشگاههای صنایع و بخش خصوصی اوزان و مقیاس ها در تجارت دستگاهای اندازه گیری و آزمون نمونه ای ازسیستم قابلیت ردیابی ملی استانداردهای بین المللی (BIPM) استانداردهای ملی

49. سیستم اندازه گیری مجموعه ای از یک یا چند دستگاه اندازه گیری و وسایل دیگر شامل هر معرف و تغذیه ای که مونتاژ و تطبیق داده شده تا اطلاعاتی را جهت ایجاد مقادیر کمیت اندازه گیری شده در گستره مشخص برای نوع کمیت های ویژه ارایه نماید.

50. تنظیم یک سیستم اندازه گیری مجموعه عملیاتی که بر روی یک سیستم اندازه گیری انجام می شود تا نشاندهیهای از پيش تعيين شده متناظر با مقادیر كميت معینی اندازه گیری شود. تنظیم یک سیستم اندازه گیری که پیش شرط کالیبراسیون است با کالیبراسیون نباید اشتباه کرد. معمولا پس از هر بار تنظیم یک سیستم اندازه گیری آن را مجددا كاليبره می کنند.