pomiarowa i metodyczne podstawy współczesnej metrologii

Transkrypt

1 Spójno jność pomiarowa i metodyczne podstawy współczesnej metrologii Albin Czubla Laboratorium Czasu i Częstotliwości Zakład Elektryczny Główny Urząd Miar

2 Pytanie stawiane w nauce, technice, handlu, przemyśle,... Jak zapewnić jednolitość miar,, czyli wiarygodność ść, obiektywność i porównywalno wnywalność wyników pomiaru,, na poziomie krajowym i międzynarodowym? 2

3 Konwencja metryczna 1875 r. UMOWA MIĘDZYNARODOWA DZYNARODOWA,, podpisana 20 maja 1875 r., powołuj ująca do istnienia Międzynarodowe Biuro Miar (BIPM) międzynarodow dzynarodową instytucję do zajęcia się sprawami miar, w celu ustanowienia międzynarodowych wzorców w miar oraz stworzenia warunków w zapewnienia jednolitości miar na poziomie międzynarodowym 3

4 Konwencja metryczna 1875 r. ART. 6 (1875) The International Bureau of Weights and Measures is charged with: metre and 1 all comparisons and verifications of the new prototypes of the metre the the kilogram; 2 the conservation of the international prototypes; with the international 3 the periodic comparisons of national standards with the prototypes and their official copies as well as those of the standard thermometers; 4 the comparison of the new prototypes with the fundamental standards of nonmetric weights and measures used in different countries and in the sciences; 5 the calibration and comparison of geodetic standards; 6 the comparison of precision standards and scales whose verification may be requested, either by Governments, by learned societies or even by des artistes et des savants. (Note TJQ: at the time of the signature of the Convention artistes and savants referred respectively 4 to craftsmen (artisans) who made precision standards and scales and to individual scientists.)

5 Instytucje krajowe do spraw miar (NMI) i instytuty desygnowane (DI) NMI DI - powołane w 1887 r. - powołane w 1900 r. - powołany w 1901 r powołany w 1919 r. państwowy wzorzec jednostki miary temperatury w zakresie od 13,8033 K do 273,16 K państwowy wzorzec jednostki miary aktywności promieniotwórczej rczej radionuklidów na poziomie krajowym 5

6 Struktura zależno ności formalnych BIPM Umowa międzynarodowa Konwencja Metryczna 1875 Delegaci państw członkowskich Organ nadzorujacy i kierujący pracami BIPM Komitety Doradcze Generalna Konferencja Miar (CGPM) Międzynarodowy Komitet Miar (CIPM) Międzynarodowe Biuro Miar (BIPM) Instytucje Metrologiczne (NMI i DI) 6

7 Instytucjonalna międzynarodowa infrastruktura metrologiczna Organizacja międzynarodowa Organizacje Regionalne Krajowe Instytucje Metrologiczne i Instytuty Desygnowane 7

8 Międzynarodowy System Miar SI Zatwierdzony Rezolucją CGPM z 1960 r. jednostki podstawowe i pochodne dziesiętny system pod- i wielokrotności Mnożnik nik Nazwa Symbol Mnożnik nik Nazwa Symbol 10 1 deka da 10 1 decy d 10 2 hekto h 10 2 centy c 10 3 kilo k 10 3 milli m 10 6 mega M 10 6 micro µ giga G 10 9 nano n 12 tera T pico p 15 peta P femto f 18 exa E atto a 21 zetta Z zepto z 24 yotta Y y yotta 10 yocto

9 Wzorce międzynarodowe i definicje jednostek miar Koncepcja powiązania definicji podstawowych jednostek miar z zupełnym układem ustalonych wartości stałych fizycznych Definicje podstawowych jednostek miar Wzorce materialne i wzorzec sekundy 9

10 Spójno jność pomiarowa spójno jność pomiarowa (metrological traceability) powiązanie z wzorcami pomiarowymi właściwość wyniku pomiaru, przy której wynik może być związany zany z odniesieniem poprzez udokumentowany, nieprzerwany łańcuch wzorcowań, z których każde wnosi swój j udział do niepewności pomiaru ( property of a measurement result whereby the result can be related to a reference through a documented unbroken chain of calibrations, each contributing to the measurement uncertainty ) Przewodnik PKN-ISO ISO/IEC Guide 99, kwiecień 2010 r. Międzynarodowy słownik s metrologii Pojęcia podstawowe i ogólne oraz terminy z nimi związane zane (VIM) 10

11 Wymagania spójno jności pomiarowej na poziomie NMI I DI Porozumienie CIPM MRA - udział w porównaniach kluczowych i/lub uzupełniaj niających, - wdrożony ony system zarządzania wg normy ISO/IEC 17025, - potwierdzone kompetencje techniczne (peer( review), - wykazane i opublikowane zdolności pomiarowe ). (CMC). 11

12 Wymagania spójno jności pomiarowej na poziomie laboratorium akredytowanego Porozumienie ILAC MRA Dokument PCA: DA-06 12

13 Elementy spójno jności pomiarowej wg wymagań ILAC (akredytacyjnych) - nieprzerwany łańcuch porówna wnań/wzorcowań od wzorca międzynarodowego (definicji jednostki miary i wzorców w je realizujących na najwyższym poziomie dokładno adności) lub krajowego, - każdy etap realizowany wg udokumentowanej procedury pomiarowej, - na każdym etapie udokumentowana niepewność pomiaru, - potwierdzone kompetencje techniczne, - spójno jność do układu jednostek SI, - okresowo wzorcowane wyposażenie. 13

14 Wymagania spójno jności pomiarowej na poziomie laboratorium akredytowanego - źródło o spójno jności: NMI, DI (sygnatariusze CIPM MRA) lub akredytowane laboratorium wzorcujące ce (akredytowane przez sygnatariuszy ILAC MRA) poprzez wzorcowanie, - potwierdzenie powiązania w formie świadectwa wzorcowania, - szacowanie niepewności wg dokumentu EA-4/02 (ustalone i potwierdzone zdolności pomiarowe CMC), - ustalony i przestrzegany harmonogram wzorcowań wyposażenia, - udział w porównaniach międzylaboratoryjnych dzylaboratoryjnych, - potwierdzone kompetencje techniczne podczas oceny przez jednostkę akredytującą. Wdrożony ony system zarządzania wg normy ISO/IEC

15 Norma PN-EN ISO/IEC

16 Powiązania instytucjonalne w układzie zachowania spójno jności pomiarowej RMOs BIPM CIPM MRA Odniesienie do SI NMI i DI Wzorce Państwowe Laboratoria akredytowane Wzorce Robocze BIPM/CIPM/RMO Porównania kluczowe i uzupełniające Porównania akred. Badania biegłości NMI i DI Wzorce Państwowe Laboratoria akredytowane Wzorce Robocze CIPM-ILAC ILAC MoU RABs ILAC ILAC-MRA 16

17 Rozwiązania zania alternatywne? - 1 Ustawa z dnia 11 maja 2001 r. Prawo o miarach prawna kontrola metrologiczna (zatwierdzenie( typu oraz legalizacja pierwotna i ponowna) działanie zmierzaj anie zmierzające do wykazania, że e przyrząd d pomiarowy spełnia wymagania określone we właściwych przepisach 17

18 Rozwiązania zania alternatywne? - 1 Rozporządzenie MG w sprawie rodzajów w przyrządów pomiarowych podlegających prawnej kontroli metrologicznej oraz zakresu tej kontroli Określona grupa wyrobów w (zbiorniki( pomiarowe do cieczy, przyrządy do pomiaru prędko dkości pojazdów w w ruchu drogowym, wagi samochodowe, gęstog stościomierze oscylacyjne, odważniki, pojemniki do pomiaru i sprawdzania objęto tości cieczy, wagi nieautomatyczne i automatyczne, liczniki energii elektrycznej, wodomierze, gazomierze, instalacje do pomiaru cieczy innych niż woda, ciepłomierze, taksometry, maszyny do pomiaru pola powierzchni skór, analizatory spalin samochodowych, przyrządu do pomiaru długod ugości tkanin, drutu, kabla, materiałów w taśmowych, opatrunkowych i papierowych, materialne miary długod ugości (przymiary wstęgowe, przymiary sztywne i półsztywne, w tym do pomiaru wysokości napełnienia nienia zbiorników),...) Inne rozporządzenia zawierają szczegółowe wymagania do spełnienia dla określonych rodzajów w przyrządów w pomiarowych Oceny dokonują: Główny Urząd d Miar, Okręgowe i Obwodowe Urzędy Miar oraz podmioty upoważnione do przeprowadzania legalizacji 18 pierwotnej i ponownej określonych rodzajów w przyrządów w pomiarowych.

19 Legalizacja, wzorcowanie, adiustacja ZATWIERDZENIE TYPU, LEGALIZACJA zespół czynności ci obejmujących sprawdzenie, stwierdzenie i potwierdzenie w drodze decyzji lub poświadczenie dowodem legalizacji, że e dany typ przyrządu lub przyrząd d pomiarowy spełnia wymagania WZORCOWANIE, KALIBRACJA Cel: POTWIERDZENIE SPEŁNIENIA WYMAGAŃ czynności ci ustalające relacje między wartościami wielkości mierzonej wskazanymi przez przyrząd pomiarowy a odpowiednimi wartościami wielkości fizycznych, realizowany przez wzorzec jednostki miary ADIUSTACJA Cel: WYZNACZENIE BIEŻĄ ŻĄCYCH WARTOŚCI PARAMETRÓW W METROLOGICZNYCH czynności ci mające na celu doprowadzenie przyrządu pomiarowego do stanu działania ania odpowiadającego jego przeznaczeniu Cel: PRAWIDŁOWE DZIAŁANIE ANIE PRZYRZĄDU POMIAROWEGO 19

20 Różnica między wzorcowaniem i legalizacją Czynności związane z wzorcowaniem i/lub legalizacją WYNIK WZORCOWANIA WYNIK POMIARU Wartość (umownie) prawdziwa WYMAGANIE WYNIK LEGALIZACJI wartość błędu pomiaru, błędu odtwarzania,... podana wraz z niepewności cią potwierdzenie zgodności z wymaganiami 20

21 Rozwiązania zania alternatywne? - 2 Ustawa z dnia 30 sierpnia 2002 r. o systemie oceny zgodności Implementacja do prawodawstwa krajowego dyrektyw WE w zakresie wymaganej oceny niektórych wyrobów w przed ich wprowadzeniem do obrotu lub oddaniem do użytkuu Określona grupa wyrobów w (wagi,( wodomierze, gazomierze, ciepłomierze, liczniki energii elektrycznej, instalacje pomiarowe do cieczy innych, nych, taksometry, analizatory spalin, maszyny do pomiaru pola pow. skór,...) 21 Oceny dokonują jednostki notyfikowane.

22 Rozwiązania zania alternatywne? - 2 Ustawa z dnia 30 sierpnia 2002 r. o systemie oceny zgodności Aby stać się jednostką notyfikowaną wymagana jest akredytacja. 22

23 Rozwiązania zania alternatywne? - 3 Wprowadzenie prawnego obowiązku wzorcowania przyrządów pomiarowych dla określonych zastosowań. przykładowo: w ustawie z dnia 29 listopada 2000 r. prawo atomowe Art Przyrządy dozymetryczne stosowane do kontroli i oceny narażenia, niepodlegające obowiązkowi kontroli metrologicznej określonej w przepisach o miarach, powinny posiadać świadectwo wzorcowania. 2. Świadectwo wzorcowania, o którym mowa w ust. 1, wydaje laboratorium pomiarowe posiadające akredytację otrzymaną na podstawie odrębnych przepisów. 23

24 Zamiast podsumowania - bez nieprzerwanego łańcucha porówna wnań/ wzorcowań od wzorca międzynarodowego lub krajowego, - bez udokumentowanych procedur pomiarowych, - bez udokumentowanej niepewności pomiaru, - bez kompetencji technicznych, - bez wspólnego układu jednostek, - bez okresowego wzorcowania wyposażenia, NIE MA SPÓJNO JNOŚCI POMIAROWEJ = BRAK ZAUFANIA DO WYNIKU POMIARÓW 24

25 Problemy Status czasu systemu GPS USNO, operator systemu GPS, choć prowadzi najdokładniejsz adniejszą skalę czasu na świecie UTC(USNO), choć ciągle uczestniczy w porównaniach kluczowych w dziedzienie czasu i częstotliwo stotliwości, ale formalnie nie jest ani NMI ani DI, czyli USNO nie może e być źródłem spójno jności pomiarowej Problem znalezienia niezależnego nego odniesienia Pomiary wykonywane tąt samą metodą,, czy przy użyciu u układ adów pomiarowych tego samego producenta, mogą być obarczone wspólnym błęb łędem o charakterze systematycznym, gdzie zgodność wyników w nie musi oznaczać pełnej poprawności zastosowanych metod i procedur problem pomiarów w na większe odległości, kalibracji anten, kalibracji systemów w satelitarnych do transferu czasu Problem powtarzalności i odtwarzalności pomiarów To, co mierzymy, i to, czym mierzymy, podlega ciągłym zmianom, zależy y od zdolności manualnych, wprawy i doświadczenia ten sam pomiar powtórzony w tych samych warunkach lub w zestawionym na nowo układzie pomiarowym może e dać różne wyniki powinno to 25 znaleźć odbicie w budżecie niepewności wyniku pomiaru

26 Problemy Nadmierne zaufanie do specyfikacji producenta Nowy przyrząd d pomiarowy, to nie znaczy, że e jest optymalnie dostrojony, dokładnie sprawdzony przez producenta, stabilny, od razu gotowy do użycia u i spełnia bez zastrzeżeń nasze oczekiwania bez weryfikacji przez wzorcowanie / porównanie nie wiemy, jaka jest jego faktyczna wartość metrologiczna wzorcowanie musi być regularne, a ocena historii wzorcowań i własne w badania pozwalają na optymalne wykorzystanie przyrządu pomiarowego Nadmierne zaufanie do własnej w wiedzy i umiejętno tności Przy pomiarach o dużej precyzji lub pomiarach złożonych z onych na wynik pomiaru wpływa szereg czynników, nie tylko sposób b przeprowadzenia pomiaru, ale i czynności ci przygotowawcze, sposób b instalacji, specyficzne warunki pomiaru udokumentowane procedury, udział w porównaniach, wymiana doświadcze wiadczeń,, wzajemna ocena kompetencji, potwierdzają poprawność naszego działania ania i rozumienia pomiaru 26

27 Dziękuj kuję za uwagę Albin Czubla Laboratorium Czasu i Częstotliwości Zakład Elektryczny Główny Urząd Miar