TCVN 9595-3:2013 Tiêu chuẩn Việt Nam về độ không đảm bảo đo – Phần 3: Hướng dẫn trình bày độ không đảm bảo đo (GUM:1995)

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 9595-3:2013

ISO/IEC GUIDE 98-3:2008

ĐỘ KHÔNG ĐẢM BẢO ĐO - PHẦN 3: HƯỚNG DẪN TRÌNH BÀY ĐỘ KHÔNG ĐẢM BẢO ĐO (GUM:1995)

Uncertainty of measurement - Part 3: Guide to the expression of uncertainty in measurement (GUM: 1995)

Lời nói đầu

TCVN 9595-3:2013 hoàn toàn tương đương với ISO/IEC Guide 98-3:2008. (GUM:1995)

TCVN 9595-3:2013 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC/M2 Đo lường và các vấn đề liên quan biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ khoa học và Công nghệ công bố.

Bộ tiêu chuẩn TCVN 9595, chấp nhận bộ tiêu chuẩn ISO/IEC Guide 98, gồm các tiêu chuẩn dưới đây có tên chung "Độ không đảm bảo đo".

- TCVN 9595-1:2013 (ISO/IEC Guide 98-1:2009), Phần 1: Giới thiệu về trình bày độ không đảm bảo đo

- TCVN 9595-3:2013 (ISO/IEC Guide 98-3:2008), Phần 3: Hướng dẫn trình bày độ không đảm bảo đo (GUM:1995).

Bộ tiêu chuẩn ISO/IEC Guide 98 còn có tiêu chuẩn sau:

- ISO/IEC Guide 98-4:2012, Uncertainty of measurement - Part 4; Role of measurement uncertainty in conformity assessment.

Lới giới thiệu

0.1. Khi báo cáo kết quả đo một đại lượng vật lý, phải đưa ra chỉ số định lượng cho chất lượng của kết quả để người sử dụng có thể đánh giá độ tin cậy của kết quả. Không có chỉ số này, các kết quả đo không thể so sánh được với nhau hoặc với các giá trị quy chiếu được nêu trong quy định kỹ thuật hoặc tiêu chuẩn. Do đó, cần có một thủ tục, dễ áp dụng, dễ hiểu và được chấp nhận chung để mô tả đặc trưng chất lượng của kết quả đo, để đánh giá và trình bày độ không đảm bảo của nó.

0.2. Khái niệm độ không đảm bảo như thuộc tính có thể định lượng là tương đối mới trong lịch sử đo lường dù sai số và phân tích sai số từ lâu đã là một phần của thực hành khoa học phép đo hoặc đo lường học. Thực tế là khi tất cả các thành phần sai số đã biết hoặc nghi ngờ được đánh giá và được hiệu chỉnh phù hợp thì vẫn còn độ không đảm bảo về tính chính xác của kết quả được nêu, nghĩa là nghi ngờ về mức độ của kết quả đo đại diện cho giá trị của đại lượng được đo.

0.3. Cũng giống như việc sử dụng gần như toàn cầu hệ đơn vị quốc tế (SI) đã mang lại sự nhất quán cho tất cả phép đo khoa học và công nghệ, sự đồng thuận toàn cầu về đánh giá và trình bày độ không đảm bảo đo sẽ cho phép ý nghĩa của phổ rộng các kết quả đo trong khoa học, kỹ thuật, thương mại, công nghiệp và quy định dễ hiểu và được giải thích thích đáng. Trong thời đại thị trường toàn cầu này, phương pháp đánh giá và trình bày độ không đảm bảo cần đồng nhất trên khắp thế giới nhờ đó các phép đo được thực hiện ở các quốc gia khác nhau có thể được so sánh dễ dàng.

0.4. Phương pháp lý tưởng đối với đánh giá và trình bày độ không đảm bảo của kết quả đo cần:

- phổ quát: phương pháp có thể áp dụng cho tất cả các loại phép đo và tất cả các loại dữ liệu đầu vào được sử dụng trong phép đo.

Đại lượng thực tế được sử dụng để trình bày độ không đảm bảo cần:

- nhất quán nội tại: nó cần được suy luận trực tiếp từ các thành phần đóng góp vào độ không đảm bảo, cũng như không phụ thuộc vào cách các thành phần này được nhóm và sự phân tách các thành phần thành các thành phần con;

- có thể chuyển giao: có thể sử dụng trực tiếp độ không đảm bảo được đánh giá cho một kết quả như thành phần trong việc đánh giá độ không đảm bảo của phép đo khác có sử dụng kết quả đầu tiên.

Ngoài ra, trong nhiều ứng dụng công nghiệp và thương mại, cũng như trong lĩnh vực sức khỏe và an toàn, thường cần đưa ra một khoảng kết quả đo có thể kỳ vọng bao hàm phần lớn sự phân bố các giá trị có thể được quy cho đại lượng được đo. Do đó, phương pháp ý tưởng đối với đánh giá và trình bày độ không đảm bảo trong đo lường cần có khả năng sẵn sàng cung cấp khoảng đó, cụ thể là, khoảng có xác suất phủ hoặc mức tin cậy trong thực tế phù hợp với yêu cầu.

0.5. Cách tiếp cận là cơ sở của tiêu chuẩn này là cách tiếp cận được nêu trong Khuyến nghị INC-1 (1980) [2] của nhóm công tác về Trình bày độ không đảm bảo, do BIPM triệu tập theo yêu cầu của CIPM. Cách tiếp cận này và, lý giải của nó được thảo luận trong Phụ lục E, đáp ứng tất cả các yêu cầu nêu trên. Đây không phải trường hợp cho hầu hết các phương pháp khác sử dụng hiện nay. Khuyến nghị INC-1 (1980) được CIPM thông qua và xác nhận lại trong các Khuyến nghị 1 (CI-1981) [3] và 1 (CI-1986) [4]; các khuyến nghị CIPM này được nêu lại trong Phụ lục A (xem A.2 và A.3). Vì khuyến nghị INC-1 (1980) là nền móng cho tiêu chuẩn này nên nội dung được nêu lại trong 0.7.

0.6. Bản tổng kết ngắn gọn thủ tục được quy định trong tiêu chuẩn này đối với đánh giá và trình bày độ không đảm bảo đo được nêu trong Điều 8 và một số ví dụ trình bày chi tiết trong Phụ lục H. Các phụ lục khác đưa ra các thuật ngữ chung trong đo lường (Phụ lục B); thuật ngữ và khái niệm thống kê cơ bản (Phụ lục C); giá trị "thực", sai số và độ không đảm bảo (Phụ lục D); các gợi ý thực hành đối với đánh giá các thành phần độ không đảm bảo (Phụ lục F); bậc tự do và mức tin cậy (Phụ lục G); các ký hiệu toán hoàn chỉnh được sử dụng trong tiêu chuẩn này (Phụ lục J); và Tài liệu tham khảo. Tiêu chuẩn còn có một mục lục tra cứu theo bảng chữ cái.

0.7. Khuyến nghị INC-1 (1980) Trình bày độ không đảm bảo thực nghiệm

1) Độ không đảm bảo trong kết quả đo thường gồm các thành phần khác nhau có thể được nhóm thành hai loại theo cách các trị số của chúng được ước lượng:

A. Các thành phần được đánh giá bằng các phương pháp thống kê,

B. Các thành phần được đánh giá bằng các công cụ khác.

Không phải lúc nào cũng có sự phù hợp tuyệt đối giữa việc phân loại thành nhóm A hay B và trước đây sử dụng cách phân loại là độ không đảm bảo "ngẫu nhiên" và "hệ thống". Thuật ngữ "độ không đảm bảo hệ thống" có thể bị hiểu sai lệch và cần tránh.

Mọi báo cáo chi tiết về độ không đảm bảo bao gồm danh sách đầy đủ các thành phần, cụ thể cho từng phương pháp được sử dụng để nhận được trị số của nó.

2) Các thành phần thuộc nhóm A cần được đặc trưng bởi phương sai ước lượng , (hoặc "độ lệch chuẩn" ước lượng s_i) và số bậc tự do v_i. Cần đưa ra các hiệp phương sai khi thích hợp.

3) Các thành phần thuộc nhóm B cần được đặc trưng bởi các đại lượng , có thể được coi là xấp xỉ với phương sai tương ứng, giả định là tồn tại. Các đại lượng có thể được xử lý giống như phương sai và đại lượng u_j giống như độ lệch chuẩn. Các hiệp phương sai cần được xử lý theo cách tương tự, khi thích hợp.

4) Độ không đảm bảo tổng hợp cần được đặc trưng bởi trị số nhận được bằng cách áp dụng phương pháp thường dùng đối với tổ hợp phương sai. Độ không đảm bảo tổng hợp và các thành phần của nó cần được thể hiện ở dạng "độ lệch chuẩn".

5) Đối với các ứng dụng cụ thể, nếu cần nhân độ không đảm bảo tổng hợp với một thừa số để nhận được độ không đảm bảo tổng thể thì luôn phải quy định thừa số nhân được sử dụng.

ĐỘ KHÔNG ĐẢM BẢO ĐO - PHẦN 3: HƯỚNG DẪN TRÌNH BÀY ĐỘ KHÔNG ĐẢM BẢO ĐO (GUM:1995)

Uncertainty of measurement - Part 3: Guide to the expression of uncertainty in measurement (GUM: 1995)

1. Phạm vi áp dụng

1.1. Tiêu chuẩn này thiết lập các quy tắc chung về đánh giá và trình bày độ không đảm bảo đo có thể tuân theo ở các cấp độ chính xác khác nhau và trong nhiều lĩnh vực - từ mặt hàng nhà xưởng đến nghiên cứu cơ bản. Do đó, các nguyên tắc của tiêu chuẩn này được dự kiến áp dụng nhiều loại phép đo, bao gồm các phép đo được yêu cầu đối với:

- duy trì kiểm soát chất lượng và đảm bảo chất lượng trong sản xuất;

- tuân thủ luật và quy định đang có hiệu lực;

- thực hiện nghiên cứu cơ bản, nghiên cứu ứng dụng và triển khai trong khoa học và kỹ thuật;

- hiệu chuẩn các chuẩn và phương tiện và thực hiện các phép thử cho toàn bộ hệ đo lường quốc gia để đạt được tính liên kết chuẩn với các chuẩn quốc gia;

- xây dựng, duy trì và so sánh các chuẩn chính vật lý quốc gia và quốc tế bao gồm cả mẫu chuẩn.

1.2. Tiêu chuẩn này chủ yếu đề cập tới việc trình bày độ không đảm bảo đo của đại lượng vật lý được xác định rõ ràng - đại lượng đo - có thể được đặc trưng bằng một giá trị cơ bản duy nhất. Nếu hiện tượng quan tâm chỉ có thể được thể hiện như một phân bố các giá trị hoặc phụ thuộc vào một hoặc nhiều tham số, như thời gian, thì các đại lượng đo được yêu cầu đối với việc mô tả là tập hợp các đại lượng mô tả phân bố hoặc sự phụ thuộc đó.

1.3. Tiêu chuẩn này cũng có thể áp dụng để đánh giá và trình bày độ không đảm bảo gắn với thiết kế về khái niệm và các phân tích thực nghiệm lý thuyết, phương pháp đo, các thành phần và hệ thống phức tạp. Vì kết quả đo và độ không đảm bảo của nó có thể là khái niệm và hoàn toàn dựa trên dữ liệu giả thiết nên thuật ngữ "kết quả đo" được dùng trong tiêu chuẩn này cần được hiểu trong ngữ cảnh rộng hơn.

1.4. Tiêu chuẩn này cung cấp các quy tắc chung để đánh giá và trình bày độ không đảm bảo đo hơn là các chỉ dẫn cụ thể, đặc trưng công nghệ. Ngoài ra, tiêu chuẩn không thảo luận cách thức độ không đảm bảo của kết quả đo cụ thể, khi được đánh giá, có thể được sử dụng cho các mục đích khác, ví dụ, đưa ra kết luận về khả năng tương thích của kết quả đó với các kết quả tương tự khác, thiết lập các giới hạn dung sai trong quá trình sản xuất, hoặc quyết định liệu một quá trình hành động nào đó có thể đảm bảo an toàn không. Do đó cần xây dựng các tiêu chuẩn cụ thể dựa trên tiêu chuẩn này nhằm giải quyết các vấn đề nhất định cho các lĩnh vực đo lường cụ thể hoặc sử dụng các cách thể hiện định lượng độ không đảm bảo khác nhau. Các tiêu chuẩn đó có thể là các phiên bản đơn giản hóa các tiêu chuẩn này nhưng cần bao gồm các chi tiết phù hợp với mức độ chính xác, độ phức tạp của phép đo và việc sử dụng được hướng tới.

CHÚ THÍCH: Có thể có các tình huống trong đó khái niệm độ không đảm bảo của phép đo được tin là không có khả năng áp dụng đầy đủ, ví dụ như khi xác định độ chụm của một phương pháp thử (xem ví dụ ở tài liệu tham khảo [5]).

2. Thuật ngữ và định nghĩa

2.1. Thuật ngữ chung về đo lường

Định nghĩa một số thuật ngữ chung về đo lường liên quan với tiêu chuẩn này, như "đại lượng đo lường" "đại lượng đo" và "sai số của phép đo", được nêu trong Phụ lục B. Các định nghĩa này được lấy từ Từ vựng quốc tế về thuật ngữ chung và cơ bản trong đo lường học (viết tắt là VIM) [6]*. Ngoài ra, Phụ lục C đưa ra các định nghĩa về một số thuật ngữ thống kê cơ bản chủ yếu lấy từ tiêu chuẩn TCVN 8244-1 (ISO 3534-1) [7]. Khi một trong các thuật ngữ đo lường hoặc thống kê (hoặc thuật ngữ liên quan chặt chẽ) được sử dụng lần đầu trong văn bản, bắt đầu với Điều 3, nó được in chữ đậm và điều định nghĩa được đặt trong dấu ngoặc đơn.

Do tầm quan đối với tiêu chuẩn này, định nghĩa về thuật ngữ đo lường chung "độ không đảm bảo đo" được nêu trong cả Phụ lục B và 2.2.3. Các định nghĩa về các thuật ngữ quan trọng nhất cụ thể với tiêu chuẩn này được nêu trong 2.3.1 đến 2.3.6. Trong tất cả các điều này và trong Phụ lục B và C, có thể không sử dụng dấu ngoặc đơn cho một số thuật ngữ cụ thể nếu không gây nhầm lẫn.

2.2. Thuật ngữ "độ không đảm bảo"

Khái niệm độ không đảm bảo được đề cập nhiều hơn trong Điều 3 và Phụ lục D.

2.2.1. Từ "độ không đảm bảo" nghĩa là nghi ngờ và do đó theo nghĩa rộng nhất của nó, "độ không đảm bảo đo" có nghĩa là nghi ngờ về hiệu lực của kết quả đo. Vì không có từ khác cho khái niệm chung về độ không đảm bảo này và các đại lượng cụ thể cung cấp thước đo định lượng của khái niệm, ví dụ, độ lệch chuẩn, nên cần sử dụng từ "độ không đảm bảo" theo hai nghĩa khác nhau này.

2.2.2. Trong tiêu chuẩn này, từ "độ không đảm bảo" không đi cùng tính từ nói đến khái niệm chung của độ không đảm bảo và một hoặc tất cả các thước đo định lượng của khái niệm đó. Khi một thước đo cụ thể được ấn định thì tính từ thích hợp được sử dụng.

2.2.3. Định nghĩa chính thức cho thuật ngữ "độ không đảm bảo của phép đo" được xây dựng để sử dụng trong tiêu chuẩn này và trong VIM [6] (VIM: 1993, định nghĩa 3.9) như sau:

Độ không đảm bảo (của phép đo)

Tham số, gắn với kết quả đo, đặc trưng cho sự phân tán của các giá trị có thể được quy cho đại lượng đo một cách hợp lý.

CHÚ THÍCH 1: Tham số có thể là, ví dụ, độ lệch chuẩn (hoặc một bội xác định của nó), hoặc nửa của khoảng, với mức tin cậy quy định.

CHÚ THÍCH 2: Nói chung, độ không đảm bảo đo bao gồm nhiều thành phần. Một số thành phần có thể đánh giá bằng phân bố thống kê của các kết quả từ dãy các phép đo và có thể được đặc trưng bằng độ lệch chuẩn thực nghiệm. Các thành phần khác, cũng có thể được đặc trưng bằng độ lệch chuẩn, được đánh giá từ phân bố xác suất giả định dựa trên thực nghiệm hoặc thông tin khác.

CHÚ THÍCH 3: Kết quả đo là ước lượng tốt nhất của giá trị đại lượng đo và tất cả thành phần của độ không đảm bảo, gồm cả các thành phần xuất hiện từ những tác động hệ thống như thành phần gắn với sự hiệu chính và chuẩn đo lường, đều góp phần vào sự phân tán.

2.2.4. Định nghĩa về độ không đảm bảo của phép đo được nêu trong 2.2.3 là định nghĩa toán tử tập trung vào kết quả đo và độ không đảm bảo được đánh giá của nó. Tuy nhiên, nó không mâu thuẫn với các khái niệm khác về độ không đảm bảo đo, như:

- thước đo của sai số có thể có trong giá trị ước lượng của đại lượng đo như được cung cấp bởi kết quả của một phép đo;

- ước lượng xác định đặc trưng dãy giá trị trong đó chứa giá trị thực của đại lượng đo (VIM: 1984, định nghĩa 3.09).

Mặc dù hai khái niệm truyền thống này là đúng như là lý tưởng nhưng chúng tập trung tương ứng vào các đại lượng không thể biết được tương ứng:" sai số" của kết quả đo và "giá trị thực" của đại lượng đo (trái ngược với giá trị ước lượng). Tuy nhiên, bất kỳ khái niệm về độ không đảm bảo nào được chọn thì thành phần độ không đảm bảo luôn được đánh giá bằng cách sử dụng cùng dữ liệu và thông tin liên quan (Xem thêm E.5).

2.3. Thuật ngữ riêng của tiêu chuẩn này

Nói chung, các thuật ngữ riêng của tiêu chuẩn này sẽ được định nghĩa trong phần lời khi được nhắc đến lần đầu. Tuy nhiên, định nghĩa của các thuật ngữ quan trọng nhất được nêu ở đây để dễ tham khảo.

CHÚ THÍCH: Mô tả rõ hơn liên quan tới các thuật ngữ này có thể tìm được như sau: đối với 2.3.2, xem 3.3.3 và 4.2; đối với 2.3.3, xem 3.3.3 và 4.3; đối với 2.3.4, xem Điều 5 và Phương trình (10) và (13); và đối với 2.3.5 và 2.3.6, xem Điều 6.

2.3.1. Độ không đảm bảo chuẩn (standard uncertainty)

Độ không đảm bảo của kết quả đo được thể hiện như là độ lệch chuẩn.

2.3.2. Đánh giá loại A (của độ không đảm bảo) [Type A evaluation (of uncertainty)]

Phương pháp đánh giá độ không đảm bảo bằng phân tích thống kê các dãy quan trắc.

2.3.3. Đánh giá loại B (của độ không đảm bảo) [Type B evaluation (of uncertainty)]

Phương pháp đánh giá độ không đảm bảo bằng các cách khác với phân tích thống kê các dãy quan trắc.

2.3.4. Độ không đảm bảo chuẩn tổng hợp (combined standard uncertainty)

Độ không đảm bảo chuẩn của kết quả đo khi kết quả đó nhận được từ các giá trị của một số đại lượng đầu vào, bằng dương căn bậc hai tổng các số hạng. Các số hạng này là phương sai hoặc hiệp phương sai của các đại lượng đầu vào này được lấy trọng số theo các kết quả đo biến động theo sự thay đổi trong các đại lượng này.

2.3.5. Độ không đảm bảo mở rộng (expanded uncertainty)

Đại lượng xác định khoảng kết quả đo có thể được kỳ vọng phủ phần lớn phân bố các giá trị có thể quy cho đại lượng đo một cách hợp lý.

CHÚ THÍCH 1: Phần này có thể xem là xác suất phủ hoặc mức tin cậy của khoảng.

CHÚ THÍCH 2: Để kết hợp mức tin cậy cụ thể với khoảng được xác định bằng độ không đảm bảo đo mở rộng cần các giả thiết rõ ràng hoặc ngụ ý về phân bố xác suất đặc trưng bằng kết quả đo và độ không đảm bảo đo chuẩn tổng hợp. Mức tin cậy có thể quy cho khoảng này chỉ có thể được biết ở mức độ các giả thiết kể trên được chứng minh.

CHÚ THÍCH 3: Độ không đảm bảo mở rộng được gọi là độ không đảm bảo toàn thể ở đoạn 5 của Khuyến nghị INC-1 (1980).

2.3.6. Hệ số phủ (coverage factor)

Thừa số được dùng để nhân với độ không đảm bảo chuẩn tổng hợp để nhận được độ không đảm bảo mở rộng.

CHÚ THÍCH: Hệ số phủ, k, thường nằm trong khoảng từ 2 đến 3.

3. Các khái niệm cơ bản

Bản word | Bản gốc