Cómo empezar cada análisis de incertidumbre

Introducción

Cada vez que se inicia un análisis de incertidumbre, es necesario crear un esquema antes de comenzar a estimar la incertidumbre.

Llamo a este proceso especificar su función de medición. Es el primer paso de mi guía de 7 pasos para estimar la incertidumbre de la medición. Sin embargo, es simplemente crear un esquema para su análisis de incertidumbre.

El objetivo de este proceso es ayudarle a centrarse en la estimación de la incertidumbre para una función de medición y un rango de medición a la vez. En última instancia, le ayudará a ahorrar tiempo y evitar errores.

Cuando sabes dónde enfocar tu atención, es más fácil empezar a estimar la incertidumbre y terminar el proceso.

Al igual que en otras actividades de laboratorio, se necesita un procedimiento para completar una prueba o calibración. Sin embargo, usted necesita saber qué procedimiento utilizar. Si se describe lo que se está probando o calibrando, el proceso se hace mucho más fácil.

Análisis de incertidumbre: Crear un esquema

Cada vez que se realiza un análisis de incertidumbre se debe crear un esquema realizando los siguientes pasos;

  1. Seleccione la función de medición,
  2. Seleccione el rango de medición,
  3. Seleccione los puntos de prueba,
  4. Seleccione el método,
  5. Selecciona el equipo, y
  6. Encuentra la ecuación o fórmula matemática.

En las secciones siguientes, aprenderá a realizar cada uno de estos pasos con más detalle.

1. Seleccione la función de medición

Lo primero que quieres hacer cuando empiezas a estimar la incertidumbre es identificar lo que estás haciendo.

Por lo tanto, es necesario especificar su función de medición.

Sólo pregúntate: «¿Qué estoy haciendo?»

Piensa en el proceso que estás realizando y en los resultados que vas a registrar. ¿Cómo los describiría?

Por ejemplo, tal vez usted es;

  • Midiendo el voltaje de DC con un multímetro digital,
  • Generando voltaje DC con un calibrador multifunción,
  • Medir la temperatura con un termómetro,
  • Medición de la frecuencia con un contador,
  • Calibrando las pipetas con una balanza de precisión,

Hay muchas actividades diferentes que su laboratorio podría realizar. Sólo tienes que describir brevemente lo que estás haciendo.

Luego, resumirá el proceso en unas pocas palabras. Usando la lista anterior, algunos nombres comunes que podrías usar serían;

  • Medida de voltaje DC,
  • Generador de voltaje DC,
  • Medida de la temperatura,
  • Medición de la frecuencia,
  • Medida de volumen

Además, puedes describir lo que estás probando o calibrando. Por ejemplo, puede especificar su función de medición como;

  • Escalas,
  • Pipetas,
  • Termómetros PRT,
  • Bloqueos de calibre,
  • Medidores de flujo

Para inspirarse, debería mirar los alcances de acreditación de otros laboratorios para ver cómo nombran las funciones de medición.

Esto garantizará que se utilicen los nombres y descripciones de las funciones que hayan sido aprobadas por su organismo de acreditación.

Otro buen consejo sería usar nombres y descripciones que sus clientes reconozcan.

Su ámbito de acreditación es un documento publicitario. Proporciona a sus clientes información sobre las capacidades de su laboratorio. Asegúrese de que sus clientes puedan entender lo que hace su laboratorio y cómo puede cumplir con sus requisitos.

Por lo tanto, comience cada análisis de incertidumbre creando un esquema y especificando su función de medición para que sepa dónde centrar la atención.

2. Seleccione el rango de medición

La siguiente cosa que quieres hacer es seleccionar tu rango de medición.

Esto le ayudará a determinar el rango de valores que su análisis de incertidumbre cubrirá para que su enfoque se mantenga entre estos dos valores.

Se trata de establecer límites.

Por ejemplo, sus funciones de medición podrían tener uno de los siguientes rangos;

  • (0 a 100) V,
  • (0 a 250) °C,
  • (1 a 100) Hz,
  • (100 a 1.000) µL,
  • (0,1 a 1) en

Si tiene dificultades para determinar el rango de medición, intente buscar las especificaciones del fabricante del equipo. Debería poder encontrar esta información en los manuales y hojas de datos del fabricante.

Típicamente, las hojas de especificaciones enumerarán todos los rangos de la capacidad de medición del equipo.

Para determinar el rango de medición del equipo;

  1. Encuentra el valor más pequeño del rango,
  2. Encuentra el valor más grande del rango, y
  3. Lista de la gama desde la más pequeña a la más grande.

Mira la imagen de arriba, deberías ser capaz de identificar los siguientes rangos;

  • (0 a 200) mV
  • (0 a 2) V
  • (0 a 20) V
  • (0 a 200) V
  • (0 a 1000) V

Alternativamente, puede enumerar los rangos de medición de manera similar a como se presentarán en su ámbito de acreditación;

  • (0 a 200) mV
  • (0,2 a 2) V
  • (2 a 20) V
  • (20 a 200) V
  • (200 a 1000) V

En este ejemplo, se enumeran los rangos de medición en los que se utilizan típicamente y se cruzan con el siguiente rango.

La clave es asegurarse de cubrir la capacidad de medición de su sistema.

Sin embargo, use el sentido común al enumerar su rango de medición. Su incertidumbre estimada en la medición puede no representar adecuadamente la capacidad de medición del equipo por debajo del 5% del rango.

Por ejemplo, su equipo de medición puede no funcionar bien en el 0,1% del rango de medición en comparación con el 100% del rango.

Típicamente, se recomienda utilizar un equipo de medición del 10% o 20% del rango de medición al 100% del rango. Por lo tanto, puede no ser deseable el uso de equipo en el 1% o menos del rango de medición.

Asegúrese de leer las especificaciones e instrucciones del fabricante.

3. Selecciona los puntos de prueba

Ahora que ha identificado su función y rango de medición, es el momento de seleccionar los puntos de prueba que utilizará para estimar la incertidumbre de la medición.

Para seleccionar los puntos de prueba para la estimación de la incertidumbre de la medición;

  1. Seleccione un punto de prueba en el extremo inferior del rango,
  2. Seleccione un punto de prueba en el extremo superior del rango, y
  3. Si es necesario, seleccione un punto de prueba en el medio del rango.

Como mínimo, tendrá que seleccionar dos puntos de prueba, uno bajo y otro alto.

Es bastante común seleccionar puntos de prueba al 10% y 100% del rango o al 20% y 100% del rango.

La mejor práctica es seleccionar los puntos de prueba en los que su equipo está calibrado. Eche un vistazo a sus informes de calibración y encuentre dos puntos por rango (es decir, uno bajo y otro alto).

Si su equipo no está calibrado en dos puntos por rango de medición, entonces puede que necesite estimar la incertidumbre en sus puntos de cruce. Aquí es donde un rango de medición se superpone con el siguiente rango de medición.

Por ejemplo, un multímetro digital tiene cinco rangos de medición (por ejemplo, 0,1V, 1V, 10V, 100V y 1.000V) y sólo está calibrado en un punto por rango.

En esta situación, es mejor estimar la incertidumbre en cada punto de calibración y utilizar los datos del rango anterior para calcular las ecuaciones de incertidumbre de la CMC.

Para estimar la incertidumbre para el rango de 10V, se usaría la incertidumbre en 10V y en 1V para desarrollar una ecuación de incertidumbre en cmc. Esto le permitiría estimar la incertidumbre en dos puntos a lo largo del rango de medición utilizando puntos de prueba cruzados o superpuestos.

4. Seleccione el método o procedimiento

Para estimar la incertidumbre de la medición de un proceso de prueba o calibración, es necesario conocer el proceso.

Por lo tanto, es necesario seleccionar el método o procedimiento que se utilizará para realizar el proceso.

Con el método, se puede revisar el proceso para encontrar fuentes de incertidumbre de la;

  • Lista de equipo recomendado,
  • Condiciones ambientales recomendadas,
  • Pasos del proceso,
  • Ecuaciones utilizadas para obtener resultados, y/o
  • Notas de precaución para evitar errores.

La lectura del método de prueba o del procedimiento de calibración puede ser muy beneficiosa para su análisis de incertidumbre y le ayudará a evitar errores en su estimación.

5. Selecciona el equipo de prueba

Debería seleccionar su equipo de prueba antes de comenzar un análisis de incertidumbre. Así se asegurará de elegir el equipo adecuado para estimar adecuadamente la incertidumbre en la medición.

Es una buena idea seleccionar el mejor equipo o el equipo que normalmente utilizaría.

La selección de equipo inferior o de calidad inferior puede afectar significativamente a los resultados de sus análisis de incertidumbre.

Si su objetivo es reportar menos incertidumbre y está midiendo el Voltaje DC, seleccionar un multímetro Keysight 3458A puede ser una mejor opción que un multímetro 34401A.

Si está midiendo la longitud y tiene objetivos similares, la selección de un bloque de calibre de grado 1 puede ser una mejor opción que un bloque de calibre de grado 3.

Así que asegúrate de elegir el equipo de prueba adecuado para tu análisis de incertidumbre.

6. Encuentra la ecuación o fórmula matemática

Otra tarea que debe realizar es encontrar la ecuación o fórmula matemática que representa su proceso de medición.

Es un paso que muchas personas suelen pasar por alto al estimar la incertidumbre. Sin embargo, el uso de la ecuación matemática puede ayudarte significativamente.

Cuando esté disponible, recomiendo que use la ecuación matemática al estimar la incertidumbre en la medición.

Las ecuaciones matemáticas son como un mapa. Pueden;

  • Te da fuentes de incertidumbre,
  • Reducir el tiempo que se dedica a la investigación,
  • Ayudar a calcular los coeficientes de sensibilidad, y
  • Asegúrate de que estás estimando apropiadamente la incertidumbre.

Con una ecuación, debería ser posible encontrar qué componentes contribuyen a la incertidumbre de la medición y determinar cómo cada variable contribuye a la incertidumbre de la prueba o del resultado de la medición.

Además, puede utilizar la ecuación para realizar simulaciones y calcular los coeficientes de sensibilidad.

Le recomiendo encarecidamente que use las ecuaciones cuando estén disponibles.

Por ejemplo, si está estimando la incertidumbre para un probador de peso muerto, puede usar la siguiente ecuación matemática.

Como puedes ver, esta ecuación tiene muchas variables. Sin embargo, si se cuantifica la incertidumbre para cada variable, se puede estimar la incertidumbre para la presión calculada.

Además, no hay que preocuparse (tanto) por subestimar la incertidumbre porque se han considerado todas las fuentes de incertidumbre incluidas en la ecuación.

Por lo tanto, asegúrese de pasar algún tiempo para encontrar y usar la ecuación matemática (si está disponible).

Información necesaria para el análisis de la incertidumbre

Después de establecer para qué estimará la incertidumbre, necesita prepararse para comenzar un nuevo análisis de incertidumbre.

Antes de comenzar, es necesario reunir información y datos que le ayuden a estimar la incertidumbre de la medición.

Le recomiendo que reúna los siguientes elementos que se enumeran a continuación;

  • Los últimos 3 informes de calibración,
  • Resultados de la prueba de repetibilidad y reproducibilidad,
  • Método de prueba o procedimiento de calibración,
  • Manuales y hojas de datos del equipo.

Esto no debería ser una tarea difícil. Debería tener todos estos artículos a su disposición con poca o ninguna investigación.

El propósito de esta tarea es proporcionarle un proceso que le ayude a prepararse para estimar la incertidumbre en la medición.

Ejemplo de análisis de incertidumbre

En lugar de terminar esta guía aquí, quiero darles algunos ejemplos de este proceso para que puedan ver cómo implementarlo cuando realicen el análisis de incertidumbre.

Medida de tensión continua con un Fluke 8508A

Para este ejemplo, imagine que quiere estimar la incertidumbre de su multímetro digital Fluke 8508A.

Para esbozar tu análisis de incertidumbre, necesitas..:

  1. Identificar la función de medición,
  2. Identificar el rango de medición,
  3. Identificar los puntos de prueba,
  4. Identificar el método,
  5. Identificar el equipo,
  6. Registra tus resultados

1. Identificar la función de medición

¿Qué función de medición del multímetro va a utilizar?

Además, querrán saber si están abasteciendo, generando o midiendo.

Para este ejemplo, se medirá el voltaje DC. Por lo tanto, su función de medición sería el título: Medida de la tensión continua .

2. Identificar el rango de medición

¿Qué rango de medición quiere evaluar?

Aunque quieras estimar la incertidumbre de cada rango, sólo debes elegir uno a la vez.

Para este ejemplo, escojamos el rango de 200mV.

Para especificar el rango de medición de principio a fin, identifique los puntos más bajos y más altos del rango.

Algunos ejemplos que puede utilizar pueden ser;

  • Hasta 200mV
  • 1mV a 200mV
  • 0.000001mV a 200mV

Sin embargo, sea realista. Enumere el rango de medición que realmente pretende utilizar.

3. Identificar los puntos de prueba

¿Qué puntos de prueba utilizará para estimar la incertidumbre?

Como mínimo, elige dos puntos de prueba en el rango. Yo recomendaría un punto de prueba bajo y uno alto.

Mira tus informes de calibración. Recomendaría usar puntos de prueba que tengan resultados de calibración. Será mucho más fácil estimar la incertidumbre en estos puntos.

Para este ejemplo, el multímetro sólo está calibrado a 100mV. Por lo tanto, yo estimaría la incertidumbre en 0mV y 100mV.

De lo contrario, recomiendo que elijas puntos de prueba que estén cerca del 10% del rango y el 100% del rango.

Para el siguiente rango (es decir, 2V), usaría su incertidumbre a 100mV para el punto de prueba bajo y estimaría la incertidumbre a 1V para el punto de prueba alto.

4. Identificar el método

¿Qué método utiliza para medir el voltaje DC?

Seleccione el método que mejor represente su carga de trabajo o actividades de laboratorio típicas.

Para este ejemplo, se eligió el procedimiento de calibración del fabricante para medir el voltaje DC de un calibrador multifunción.

5. Identificar el equipo

¿Qué equipo va a utilizar?

Seleccione el equipo que le proporcionará su mejor capacidad de medición o su capacidad de medición más común.

Les recomiendo que seleccionen el equipo que les proporcione la mejor capacidad de medición porque no pueden informar de una incertidumbre menor que la anunciada en su ámbito de acreditación.

Para este ejemplo, se seleccionó un Multímetro Fluke 8508A, ya que proporciona la mejor capacidad de medición para nuestro hipotético laboratorio.

Además, he seleccionado un calibrador multifunción para que actúe como la unidad bajo prueba, ya que ayudará a proporcionar menores incertidumbres para la repetibilidad y la reproducibilidad.

Si hubiera elegido utilizar una fuente de alimentación como mi UUT, los resultados de las pruebas de repetibilidad y reproducibilidad habrían sido mucho mayores, lo que habría llevado a una mayor estimación de la incertidumbre.

Por lo tanto, asegúrese de seleccionar el equipo (es decir, STD y UUT) con la mejor capacidad de medición. Esto ayudará a lograr menores incertidumbres.

6. Grabación de los resultados

Ahora que ha completado los cinco pasos anteriores, puede registrar los resultados en sus presupuestos de incertidumbre.

Le recomiendo que enumere la siguiente información;

  1. Función de medición,
  2. Descripción del equipo o sistema,
  3. Identificación del equipo o números de serie,
  4. Rango de medición, y
  5. Punto de prueba

Echa un vistazo a la imagen de abajo para ver un ejemplo. Esta es la forma en que presento la información en cada presupuesto de incertidumbre que creo.

Te da un gran esquema para tu análisis de incertidumbre.

El uso de este formato proporciona toda la información importante que usted o su asesor necesitan para comprender qué sección de su ámbito de acreditación está relacionada con este presupuesto de incertidumbre.

Además, le ayudará a mantener su enfoque y atención en un análisis a la vez.

Más ejemplos de análisis de incertidumbre

Aquí hay algunos ejemplos más de la especificación de su función de medición y el esbozo de su análisis de incertidumbre.

Medida de la longitud / Bloques de medición

Longitud / CMM

Medida de presión

Medida de la temperatura

Medida de fuerza

Medida de volumen / Pipetas

Masa / Escalas

Medida del par

Medida de la humedad

Medida de flujo

Cannabinoides

Generador de voltaje CA

Medida de voltaje DC

Como puede ver, el formato para esbozar cada análisis de incertidumbre es bastante consistente. Contiene la siguiente información (en orden);

  1. Función/parámetro de medición,
  2. Descripción del equipo o sistema,
  3. Rango de medición, y
  4. Punto de prueba o valor nominal

Por lo tanto, le recomiendo que use un formato similar al esbozar sus análisis de incertidumbre.

Conclusión

Esboce cada análisis de incertidumbre cuando comience a estimar la incertidumbre. Le ayudará a centrar su análisis en la función, el sistema y los datos correctos. Además, le evitará cometer errores.

Cuando identifique los elementos clave de su análisis de incertidumbre, le ayudará a reducir su ámbito de trabajo y a eliminar la información y los datos que no sean pertinentes.

Otra ventaja de esbozar su análisis es que le permitirá a usted y a otros (por ejemplo, a los evaluadores) comprender qué función de medición está asociada con cada presupuesto de incertidumbre. Además, facilitará la organización de sus presupuestos en relación con su ámbito de acreditación.

Esbozar su análisis y especificar una función de medición puede no tener sentido para usted hoy en día, pero es útil cuando mira sus presupuestos de incertidumbre dentro de uno o dos años.

Ya sea que esté actualizando sus presupuestos o tratando de responder a la pregunta de un asesor sobre sus resultados, se alegrará de haber esbozado su análisis de incertidumbre.

Por lo tanto, asegúrese de comenzar cada análisis de incertidumbre con un esquema de su función de medición. No se arrepentirá.

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