Презентация 1_Термины и определения

1.

Оценивание
неопределенности
измерений
при
количественных
определениях в микробиологии
Тема 1. Термины и определения
Хустенко Лариса Анатольевна, к.х.н.
Алматы, 2024 г.

2.

Темы:
• Введение в понятие «неопределенность»
• История возникновения концепции неопределенности
• Источники неопределенности
• Алгоритм расчета неопределенности
• Практические примеры оценивания неопределенности
• Форма отчета по оцениванию неопределенности
2
3
БиоХимПрибор

3.

Результат (измерения величины): множество значений величины,
приписываемых измеряемой величине вместе с любой другой
доступной и существенной информацией (РМГ-29).
Доступная и существенная информация - соответствующие
показатели точности: среднее квадратическое отклонение,
доверительные
границы
погрешности,
стандартная
неопределенность измерений, суммарная стандартная и
расширенная неопределенности.
Опорное значение (величины): значение величины, которое
используют в качестве основы для сопоставления со значениями
величин того же рода (СО, эталон, референтная методика)

4.

Неизбежность возникновения
погрешностей в измерениях
Цель измерения - получение информации об
измеряемой величине. Измеряемые величины:
объем сосуда, температура раствора, массовая
концентрация железа в питьевой воде.
Абсолютно точных измерений не существует.
Ошибки как таковые нельзя отнести к промахам
экспериментатора, вы не можете избежать их,
стараясь быть очень внимательными. Лучшее, на что
вы можете рассчитывать, - это свести ошибки к
возможному минимуму и надежно рассчитать их
величины (из книги Дж. Тейлора «Введение в
теорию ошибок»)

5.

Неизбежность возникновения
погрешностей в измерениях
Плотнику для того, чтобы установить дверь, необходимо измерить
высоту дверного проема.
Делая прикидку, он мог бы просто взглянуть на дверь и оценить
высоту в пределах от 205 до 215 см.
Применяя рулетку, он мог бы произвести более строгое
измерение и определить, что высота равна 211,3 см.
Однако это измерений тоже содержит некоторую погрешность.
Купив рулетку с более частыми делениями, плотник может
уменьшить ошибку, но не может ее полностью устранить.
Если бы он преисполнился решимости определить высоту проема
с наилучшей точностью, он мог бы купить дорогой лазерный
интерферометр. Но даже точность интерферометра ограничена
величиной порядка длины волны света (0,5·10-6)м.

6. Неизбежность возникновения погрешностей в измерениях

Хотя плотник был бы в состоянии проводить измерения с
фантастической точностью, ему все же не удалось бы точно
определить высоту дверного проема. Более того, он
обнаружит, что высота в разных местах различна, зависит от
температуры, слоя пыли и т.д. Это значит, что такой
величины, как высота дверного проема нет.
Опыты плотника иллюстрируют известную истину:
Ни одну ФВ нельзя измерить с полной определенностью.
Ценой особых усилий мы можем свести ошибки до очень
малых значений, но исключить их полностью невозможно.

7.

Результат измерения зависит: от СИ, методики
измерения, квалификации оператора, внешних условий и
других факторов. Так, если измерять одну и ту же
величину несколько раз одним способом и в одинаковых
условиях, то эти показания (полученные значения
измеряемой величины всякий раз будут разными.
Показания рассматривают как мгновенные значения
соответствующей случайной переменной (показываемой
величины).
Разброс показаний позволяет судить о качестве
проведенного измерения (прецизионность). Среднее
значение более достоверно, чем отдельное показание.
Разброс показаний и их число дают некоторую
информацию в отношении среднего значения как оценки
истинного значения величины. Однако эта информация в
большинстве случаев не будет достаточной.

8.

СИ может давать показания, которые рассеяны не вокруг
истинного значения величины, а вокруг некоторого
другого, смещенного значения.
Возьмем для примера домашние весы в ванной.
Предположим, что в отсутствие нагрузки они показывают
не ноль, а некоторое отличное от нуля значение. Тогда вне
зависимости от числа повторных измерений массы
встающего на весы человека влияние этого смещения
будет неизменно присутствовать в среднем значении
показаний. В большинстве случаев систематическая
погрешность - это составляющая погрешности, которая
остается постоянной или зависит определенным образом
от какой-то другой величины (правильность).

9.

Правильность — степень близости результата измерений к
истинному или условно истинному (действительному)
значению измеряемой величины или в случае отсутствия
эталона измеряемой величины — степень близости среднего
значения, полученного на основании большой серии
результатов измерений (или результатов испытаний) к
принятому опорному значению. Показатель правильности значение систематической погрешности.
Прецизионность - степень близости друг к другу
независимых результатов измерений, полученных в
конкретных установленных условиях. Эта характеристика
зависит только от случайных факторов и не связана с
истинным или условно истинным значением измеряемой
величины. Количественные значения мер прецизионности
существенно зависят от заданных условий. Экстремальные
показатели прецизионности — повторяемость и
воспроизводимость (reproducibility)

10. Правильность и прецизионность

11. Повторяемость и воспроизводимость

Повторяемость и воспроизводимость два крайних случая прецизионности,
где первый выражает минимальную, а второй – максимальную изменчивость
результатов.
Ячейки белого цвета указывают на то, что параметры должны различаться,
ячейки серого цвета, ‒ что параметры должны оставаться одинаковыми.

12. Показатель точности методики – значение неопределенности (приписанной характеристики погрешности) методики анализа

13.

Показатель правильности методики значение неопределенности смещения (приписанной
характеристики систематической погрешности)
методики анализа

14.

Показатель повторяемости методики –
значение неопределенности (приписанной характеристики
случайной составляющей погрешности) результатов
единичного анализа, полученных в условиях повторяемости

15.

Показатель воспроизводимости методики –
значение неопределенности смещения(приписанной
характеристики случайной составляющей погрешности)
результатов анализа, полученных в условиях
воспроизводимости

16. СИСТЕМА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТОЧНОСТИ ИСО 5725

17. Погрешность измерений

Существует два вида погрешности измерения: систематическая и
случайная
Погрешность (результата измерения): разность между
измеренным значением величины и опорным значением
величины (ранее: отклонение результата измерения от истинного
(действительного) значения измеряемой величины)
ΔX = Xизм – X0
Погрешность
измерения
равна
сумме
случайной
и
систематической погрешностей
Систематическая
погрешность
(измерения):
составляющая
погрешности измерения, остающаяся постоянной или же закономерно
изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же величины.
Считается, что систематические погрешности могут быть
предсказаны,
обнаружены и исключены из результата измерений.
Случайная погрешность проявляется в том, что при повторении
измерения полученное значение измеряемой величины в большинстве случаев
будет отличаться от предыдущего. Случайность заключается в том, что
последующие значения измеряемой величины нельзя точно предсказать по
предыдущим

18. Важно знать величину погрешности

При принятии решений:
ПДК ртути в морской рыбе 0,5 мг/кг
В ИЛ определили концентрацию: 0,4 мг/кг
Без указания погрешности может быть сделан вывод о
безопасности рыбы.
Однако большинство методик позволяют определить
концентрацию ртути с погрешностью не менее ± 30 % .
Тогда результат лежит в диапазоне от 0,28 до 0,52 мг/кг.
Возможны два вывода.
0,4
0,5

19.

Указание значений систематических и случайных
погрешностей наряду с наилучшей оценкой измеряемой
величины - это тот подход, который часто использовался до
разработки GUM:
GUM предложило другой подход к пониманию измерения, в
частности, к тому, как выражать качество результата
измерения: выражать результат измерения как наилучшую
оценку измеряемой величины вместе с соответствующей
неопределенностью измерения.