Corso sull'Incertezza della Misura EN13005

Errori di misura

Errori Sistematici(Strumentali, di Metodo, Personali)

Errori Casuali

Costanti Proporzionali

Sono dovuti a colpe personali e/o strumentali

Sono, in teoria, eliminabili

Sono riconoscibili dal Δ tra la mediae il valore vero (errore assoluto o %)

Influenzano l’accuratezza

Sono quantificabili dalla differenzatra media e valore vero

Hanno segno definito

Sono dovuti a irriproducibilità strumentali o personali

Non sono eliminabili, ma possono essereridotti operando con cura

Sono identificabili dalla dispersione attornoal valore centrale

Influenzano la precisione

Sono stimabili statisticamente

Non hanno segno definito

Errori di misuraAccuratezza e Precisione (Bersaglio)

Caratteristiche degli strumenti di misura

Valore di fondo scala (SPAN, PORTATA)

Valore di inizio scala (ZERO)

Range (SPAN - ZERO)

Tempo di risposta

Stabilità nel tempo (DERIVA)

Linearità

Sensibilità

Isteresi

Risoluzione

Ripetibilità e Riproducibilità

CONCETTI E DEFINIZIONI METROLOGICHE

PROVA O ANALISI

OPERAZIONE TECNICA CHE CONSISTE NELLA DETERMINAZIONE

DI UNA O PIÙ CARATTERISTICHE (O PROPRIETÀ) DI UNA

SOSTANZA, MATERIALE, PRODOTTO, PROCESSO O SERVIZIO,

SECONDO UN DETERMINATO METODO, CONSISTENTE

NELL’APPLICAZIONE DI UN DATO PROCEDIMENTO CON

L’UTILIZZO DI DETERMINATE APPARECCHIATURE; IL

RISULTATO DI UNA PROVA È SPESSO, MA NON SEMPRE,

CARATTERIZZATO DA TRE CATEGORIE DI PARAMETRI: UNO O

PIÙ VALORI NUMERICI, UNA O PIÙ UNITÀ DI MISURA ED UNA O

PIÙ INCERTEZZE ASSOCIATE


MISURAZIONE

OPERAZIONE TECNICA (CONDOTTA SECONDO APPOSITE

PROCEDURE E CON UTILIZZO DI APPOSITA STRUMENTAZIONE)

AVENTE LO SCOPO DI DETERMINARE IL VALORE DI UNA

GRANDEZZA FISICA (MISURANDO).

IL RISULTATO DI UNA MISURAZIONE È SEMPRE

CARATTERIZZATO DA TRE PARAMETRI: UN VALORE

NUMERICO, UNA UNITÀ DI MISURA, UN’INCERTEZZA DI

MISURA


VALORE VEROIL VALORE CHE CARATTERIZZA UNA GRANDEZZA

PERFETTAMENTE DEFINITA, NELLE CONDIZIONI IN CUI È PRESA

IN CONSIDERAZIONE; NON PUÒ ESSERE CONOSCIUTO

ESATTAMENTE PER DEFINIZIONE, ANCHE IN VIRTÙ DEGLI

EFFETTI QUANTICI

VALORE VERO CONVENZIONALEVALORE PROSSIMO AL VALORE VERO, IL CUI SCOSTAMENTO

(INCOGNITO) RISPETTO AL VALORE VERO È COMUNQUE NON

SIGNIFICATIVO AI FINI DEL RELATIVO UTILIZZO


ERRORE ASSOLUTODIFFERENZA TRA IL RISULTATO DI UNA MISURAZIONE ED ILVALORE VERO DEL MISURANDO

ERRORE RELATIVOERRORE ASSOLUTO DIVISO PER IL VALORE VERO (O VALOREMISURATO)

ERRORE CASUALECOMPONENTE DI ERRORE CHE, NEL CORSO DI MISURERIPETUTE DELLO STESSO MISURANDO, ASSUME VALORI NONPREVEDIBILI

ERRORE SISTEMATICOCOMPONENTE DI ERRORE CHE, NEL CORSO DI MISURERIPETUTE DELLO STESSO MISSURANDO, ASSUME VALORIPREVEDIBILI


PRECISIONE (PRECISION)DISPERSIONE DEI RISULTATI DI MISURE RIPETUTE DELLO

STESSO MISURANDO (SCOSTAMENTO DEI SINGOLI VALORI

RISPETTO ALLA MEDIA DEGLI STESSI)

ACCURATEZZA O ESATTEZZA (TRUENESS)SCOSTAMENTO TRA IL VALOR MEDIO DEI RISULTATI DI MISURE

RIPETUTE (O IL SINGOLO VALORE OTTENUTO NEL CASO DI

MISURE SINGOLE) ED IL VALORE VERO (CONVENZIONALE)


INCERTEZZA DI MISURA (INCERTEZZA ASSOCIATA ALRISULTATO DI UNA SINGOLA MISURAZIONE)AMPIEZZA (STIMATA) DEL CAMPO DI VALORI DEL MISURANDO

ENTRO IL QUALE SI COLLOCA IL VALORE VERO CON UNA DATA

PROBABILITÀ;

NOTA: L’INCERTEZZA DI MISURA COSÌ DEFINITA RAPPRESENTA SOLO UNACOMPONENTE DELL’INCERTEZZA DEL METODO, CORRELATA ALLE SINGOLEMISURAZIONI ESEGUITE NELL’AMBITO DEL METODO STESSO


INCERTEZZA DEL METODO (INCERTEZZA ASSOCIATAAI RISULTATI OTTENIBILI CON UN DETERMINATOMETODO DI PROVA O ANALISI)AMPIEZZA STIMATA DEL CAMPO DI VALORI ENTRO IL QUALE SI

COLLOCA, CON UNA DATA PROBABILITÀ, IL VALORE VERO

DELLA PROPRIETÀ RICERCATA DELL’OGGETTO IN PROVA, CHE

È, DI NORMA, OTTENUTA CON DIVERSE MISURAZIONI E ALTRE

OPERAZIONI TECNICHE


INCERTEZZA STRUMENTALECOMPONENTE DI INCERTEZZA DOVUTA ALLE LIMITAZIONI

INTRINSECHE O AL NON PERFETTO FUNZIONAMENTO O AL

DEGRADAMENTO DELLE PRESTAZIONI DELLE

APPARECCHIATURE E STRUMENTI UTILIZZATI NELL’AMBITO DI

UN DETERMINATO METODO DI PROVA E MISURA; È SPESSO, MA

NON SEMPRE, COINCIDENTE CON L’INCERTEZZA DI MISURA;

RAPPRESENTA UNA COMPONENTE, IMPORTANTE MA NON

ESCLUSIVA, DELLA INCERTEZZA DI MISURA


TARATURA (DI UN MATERIALE, CAMPIONE,STRUMENTO, SISTEMA DI PROVA E MISURA)COMPLESSO DI OPERAZIONI CHE CONSENTE DI STABILIRE,

SOTTO CONDIZIONI SPECIFICATE, UNA CORRELAZIONE TRA I

VALORI DI UNA DETERMINATA GRANDEZZA (RAPPRESENTATI

DAL MATERIALE O DAL CAMPIONE O INDICATI DALLO

STRUMENTO DI MISURA) ED I VALORI “NOTI” FORNITI DA UN

“ELEMENTO DI RIFERIMENTO” (A SUA VOLTA MATERIALE,

CAMPIONE, STRUMENTO)

NOTA: LA SUDDETTA CORRELAZIONE PUÒ CONSISTERE IN UNA SOLA COPPIA DIVALORI (ES. TARATURA DI UNA MASSA) O IN PIÙ COPPIE DI VALORI (ES.TARATURA DELLA SCALA DI UNO STRUMENTO INDICATORE)


RIFERIBILITÀ (DI UNA MISURAZIONE): PROPRIETÀ DELRISULTATO DI UNA MISURAZIONE CONSISTENTE NEL POTERLORIFERIRE, ATTRAVERSO UNA CATENA ININTERROTTA DICONFRONTI, A CAMPIONI METROLOGICI PRIMARI (NAZIONALI OINTERNAZIONALI), VALE A DIRE ALLE UNITÀ DEL SISTEMAINTERNAZIONALE, ESPRESSE DA DETTI CAMPIONI

CAMPIONE DI RIFERIMENTO: UN CAMPIONE CHE “ESPRIME”UN VALORE PIÙ O MENO PROSSIMO AL VALORE VERO DI UNADETERMINATA GRANDEZZA METROLOGICA, DA CUI VENGONODERIVATE O A CUI VENGONO CORRELATE LE MISUREEFFETTUATE IN UN DETERMINATO AMBITO (GENERALMENTEGEOGRAFICO)

MATERIALE DI RIFERIMENTO: UN MATERIALE (O SOSTANZA)LA O LE CUI PROPRIETÀ (FISICHE) SONO SUFFICIENTEMENTENOTE E CHE PUÒ ESSERE UTILIZZATO PER LA TARATURA DIUNO STRUMENTO, LA VERIFICA DI UN METODO OL’ASSEGNAZIONE DI VALORI AD ALTRI MATERIALI E SOSTANZE

COMPETENZE METROLOGICHE IN ITALIA

CRITERI GENERALI PER LA DETERMINAZIONE DELLEINCERTEZZE ASSOCIATE AI RISULTATI DI PROVE E ANALISI

I FATTORI CHE INFLUENZANO I RISULTATI DELLE PROVE,MISURE E ANALISI, INTRODUCENDO SCOSTAMENTI DALVALORE VERO (CONVENZIONALE), COSTITUENDO FONTEDI ERRORE O INCERTEZZA, SONO NUMEROSI E DIVERSI;AI FINI DELLA PRESENTE ESPOSIZIONE, ESSI VENGONORAGGRUPPATI IN TRE MACRO CATEGORIE:

FATTORI TECNICO-STRUMENTALIFATTORI UMANIFATTORI AMBIENTALI


FATTORI TECNICO-STRUMENTALISONO RELATIVI ALLE OPERAZIONI TECNICHE PROPRIE

DELL’OPERAZIONE DI PROVA O ANALISI ED ALLE

CARATTERISTICHE FUNZIONALI DELLE APPARECCHIATURE

IMPIEGATE; ESSI COMPRENDONO, FRA L’ALTRO:

L’IMPERFETTA DEFINIZIONE FUNZIONALE DELLE

MISURAZIONI ESEGUITE (CORRELAZIONE TRA IL MISURANDO E

LE GRANDEZZE DI INGRESSO);

LA NON CORRETTA APPLICAZIONE DEL METODO E/O LE

INDETERMINATEZZE PROPRIE DEL METODO STESSO;


L’INSUFFICIENTE RAPPRESENTATIVITÀ DEI CAMPIONI O LA

NON CORRETTA PREPARAZIONE E GESTIONE DEGLI STESSI;

LE APPROSSIMAZIONI INTRODOTTE NEGLI EVENTUALI

ALGORITMI MATEMATICI UTILIZZATI;

LE INCERTEZZE DEI RIFERIMENTI USATI PER LE TARATURE;

GLI ERRORI INTRINSECI O L’IMPERFETTO FUNZIONAMENTO O

IL DEGRADAMENTO DELLE APPARECCHIATURE E STRUMENTI

UTILIZZATI;

NOTA: QUESTO ULTIMO FATTORE RAPPRESENTA LA GIÀ CITATA COMPONENTESTRUMENTALE DELL’INCERTEZZA E, SE NON TENUTO ADEGUATAMENTE SOTTO CONTROLLO,PUÒ COSTITUIRE UN IMPORTANTE FONTE DI ERRORE


L’EFFETTO DEI FATTORI DI CUI SOPRA, PUÒ ESSERE, IN PARTE,MINIMIZZATO E TENUTO SOTTO CONTROLLO MEDIANTE:

CORRETTA IMPOSTAZIONE E GESTIONE DELLE MISUREEFFETTUATE;

CORRETTA APPLICAZIONE DEL METODO (ISTRUZIONI EPROCEDURE)

MANTENIMENTO DELLA FUNZIONALITÀ E CORRETTOUTILIZZO DELLE APPARECCHIATURE (MANUTENZIONI,VERIFICHE PERIODICHE, ISTRUZIONI D’USO);

ATTUAZIONE DI ADEGUATI PROGRAMMI DI TARATURA(CONTROLLO DELL’INCERTEZZA STRUMENTALE)


FATTORI UMANI

SONO RELATIVI ALLA COMPETENZA E PROFESSIONALITÀ DEL

PERSONALE E COMPRENDONO:

GLI ERRORI DI LETTURA DELLA STRUMENTAZIONE;

LE APPROSSIMAZIONI INTRODOTTE IN EVENTUALI

ELABORAZIONI DEI DATI GREZZI;

L’ESPERIENZA, LA PERIZIA E LA REATTIVITÀ DEGLI INDIVIDUI

(PER PROVE E MISURE PARTICOLARI);

POSSONO ESSERE CONTROLLATI TRAMITE LA QUALIFICAZIONE

DEL PERSONALE (ADDESTRAMENTO E ISTRUZIONI)


FATTORI AMBIENTALICORRISPONDONO AGLI EFFETTI DI CONDIZIONI AMBIENTALI

NON CONOSCIUTI O NON ESATTAMENTE QUANTIZZABILI; I

PARAMETRI AMBIENTALI, CHE POSSONO INFLUENZARE, SIA I

RISULTATI DELLE SINGOLE MISURAZIONI, SIA ALTRE

OPERAZIONI TECNICHE INCLUSE NEL METODO, COMPRENDONO,

FRA L’ALTRO:

LE CONDIZIONI ATMOSFERICHE IN GENERE (TEMPERATURA,

PRESSIONE, UMIDITÀ);

LA PRESENZA DI POLVERI E CONTAMINAZIONE;LE

VIBRAZIONI MECCANICHE;


LE INTERFERENZE ELETTROMAGNETICHE (EMI);

VANNO CONTROLLATI MEDIANTE ADEGUATO CONTROLLO

DELLE CONDIZIONI AMBIENTALI

NOTA: QUALORA L’EFFETTO DEL PARAMETRO AMBIENTALE SUL RISULTATODELL’OPERAZIONE DI PROVA O MISURA SIA NOTO (ES. INFLUENZA DELLA TEMPERATURA SULVALORE DELLA CONDUCIBILITÀ DI UN LIQUIDO), DETTO PARAMETRO NON VA CONSIDERATOCOME GRANDEZZA DI INFLUENZA BENSÌ COME GRANDEZZA DI INGRESSO PER LA MISURAZIONEE INCLUSO NELLA DEFINIZIONE FUNZIONALE DELLA MISURAZIONE STESSA

DETERMINAZIONE DELLE INCERTEZZE

IN BASE AI CRITERI CON CUI VENGONO STIMATE E GESTITE, LEINCERTEZZE POSSONO ESSERE SUDDIVISE IN DUE CATEGORIE:

INCERTEZZE DI TIPO A

INCERTEZZE DI TIPO B


VENGONO GESTITE COME INCERTEZZE DI QUESTO TIPO TUTTE LEINCERTEZZE DERIVANTI DA FATTORI CHE NON POSSONO ESSERETENUTI SOTTO CONTROLLO O IL CUI EFFETTO QUANTITATIVO NON PUÒESSERE RAGIONEVOLMENTE DETERMINATO A PRIORI.SONO DI ORIGINE SIA TECNICO-STRUMENTALE, SIA UMANA, SIAAMBIENTALE; VENGONO VALUTATE A POSTERIORI SULLA BASE DIRIPETIZIONI DI OPERAZIONI

L’INCERTEZZA DI TIPO A È GENERALMENTE DETERMINATA COMEDISPERSIONE (VARIAZIONE STANDARD, SCARTO QUADRATICO MEDIO,SCARTO TIPO) (σ) DEGLI (n) RISULTATI OTTENUTI (xi) RISPETTO ALLAMEDIA DEGLI STESSI (xm)




€

M = Xi∑( ) /n

S2 = Xi − M ( )∑2/ n −1( )

S = Scarto tipo = S2

Variabilità della media aritmenticaS2 M ( ) = S2 /n

S M ( ) = S / n


VENGONO GESTITE, COME INCERTEZZE DI QUESTO TIPO, LEINCERTEZZE CHE SONO GIÀ NOTE O POSSONO ESSERE STIMATE APRIORI, ALLA LUCE DELLE POSSIBILI FONTI DI ERRORE PRESENTI NELMETODO UTILIZZATO (PROCEDIMENTO SEGUITO E APPARECCHIATUREIMPIEGATE), QUALI QUELLE RAPPRESENTATE DA O OTTENIBILITRAMITE:

INCERTEZZA INDICATA DALLA NORMA CHE SPECIFICA IL METODO DIPROVA;NOTA: IN QUESTO CASO, NON È, DI REGOLA, NECESSARIO PROCEDERE A DETERMINAZIONI DI TIPO A DI CUI SOPRA;SI RACCOMANDA, TUTTAVIA, DI EFFETTUARE UGUALMENTE VALUTAZIONI DI TIPO A, AL FINE DI VERIFICARE LACORRETTA APPLICAZIONE DEL METODO;

INCERTEZZA RISULTANTE DALLE TARATURE EFFETTUATE SULLEAPPARECCHIATURE E STRUMENTI UTILIZZATI (COMPRENSIVADELL’INCERTEZZA DEI CAMPIONI DI RIFERIMENTO) (INCERTEZZASTRUMENTALE O INCERTEZZA DI TARATURA);

DATI TECNICI DELLA STRUMENTAZIONE UTILIZZATA



ELABORAZIONE DI RISULTATI DI PROVE, MISURE E ANALISI ESEGUITEPRECEDENTEMENTE;NOTA: L’INCERTEZZA DETERMINATA CON VALUTAZIONI DI TIPO A PUÒ ESSERE TRASFORMATA IN INCERTEZZA DITIPO B SE LA CASISTICA ESAMINATA, IN TERMINI DI NUMERO DI RIPETIZIONI EFFETTUATE E CONDIZIONICONSIDERATE È SUFFICIENTEMENTE VASTA

ESAME DELLA LETTERATURA TECNICA (PUBBLICAZIONI SUL METODOUTILIZZATO, DATI RELATIVI A PROVE VALUTATIVE O COMPARATIVEEFFETTUATE, ECC..);

ESECUZIONE DI CALCOLI BASATI SU DATI NUMERICI RELATIVI ALLEOPERAZIONI ESEGUITE;

ESPERIENZA PERSONALE (STIME OGGETTIVE)

LE INCERTEZZE DI TIPO B SONO PREVALENTEMENTE DI ORIGINETECNICO-STRUMENTALE MA POSSONO COMPRENDERE ANCHE GLIEFFETTI DEI FATTORI UMANI E AMBIENTALI (SE PRECEDENTEMENTEANALIZZATI E QUANTIFICATI)



±2°C1% del valore letto0,5% del valore di fondo scala

Per trasformare il valore dell’ampiezza del campo di variabilità nel corrispondentevalore di incertezza bisogna ipotizzare il tipo di distribuzione della probabilità.

Distribuzione rettangolare I=a/√3Distribuzione triangolare I=a/√6Distribuzione a U I=a/√2

Ad esempio, una misura di temperatura (23°C) effettuata con un termometro concaratteristiche di cui al primo esempio (±2°C), presenterà un’incertezza che,ipotizzando una distribuzione rettangolare, data da:

2°C/√3 = 1,15°CComunicazione del risultato (supponendo che quello appena calcolato sia il solocontributo all’incertezza totale):

Misura ± k I (k I = incertezza estesa)Dove k è un fattore di copertura che indica il livello di probabilità che il valore vero sitrovi nell’intervallo specificato. Un k=2 definisce un livello di probabilità pari al 95%


CORRELAZIONE TRA INCERTEZZE DI TIPO A E B

COME APPARE EVIDENTE DALLE CONSIDERAZIONI CHE PRECEDONO, LADISTINZIONE TRA INCERTEZZE DI TIPO A E TIPO B, NON È SEMPRE COSÌNETTA E IL MEDESIMO DATO DI INCERTEZZA PUÒ, SPESSO, ESSERE“VISTO” NELL’UNO O NELL’ALTRO MODO

L’INCERTEZZA SUL RISULTATO DI UNA DETERMINATA OPERAZIONE(PROVA O MISURAZIONE) PUÒ INFATTI ESSERE STIMATA MEDIANTERIPETIZIONE DELL’OPERAZIONE (STIMA DI TIPO A) O MEDIANTECALCOLO DEI CONTRIBUTI DI INCERTEZZA DELLE SINGOLECOMPONENTI COSTITUTIVE DELL’OPERAZIONE STESSA (STIMA DI TIPOB)

SI CONSIDERI, A TITOLO DI ESEMPIO, IL CASO DI UNA SEMPLICE MISURAZIONE EFFETTUATACON UN SOLO STRUMENTO DI MISURA (AD ES. PESATA TRAMITE BILANCIA);L’INCERTEZZA SUL RISULTATO È DATA, INNANZI TUTTO, DALLA INCERTEZZA STRUMENTALE(INCERTEZZA DI TARATURA DELLA BILANCIA UTILIZZATA O ERRORE SPECIFICATO DALCOSTRUTTORE, TIPO B); ESSA PUÒ ESSERE ALTRESÌ STIMATA MEDIANTE RIPETIZIONE DELLAMISURA (INCERTEZZA DI TIPO A)

RIFERIMENTI NORMATIVI

UNI 4546, 1884 MISURE E MISURAZIONI - TERMINI E DEFINIZIONIFONDAMENTALI

V.I.M, 1984 INTERNATIONAL VOCABULARY OF BASIC AND GENERALTERMS IN METROLOGY

UNI CEI ENV 13005, 2000 (EX UNI CEI 9, 1997) GUIDA ALL’ESPRESSIONEDELL’INCERTEZZA DI MISURA

UNI EN ISO 30012-1, 1993 REQUISITI DI ASSICURAZIONE DELLA QUALITA’RELATIVI AGLI APPARECCHI DI MISURAZIONE. SISTEMA DI CONFERMAMETROLOGICA DI APPARECCHI PER MISURAZIONE

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