1.3. A mérés Page 1 of 10 1.3. A mérés A minőség az igény kielégítés mértékét és módját jelenti, amit a tervezéskor, a gyártás során és a végterméken is ellenőrizni, igazolni kell. Ahhoz, hogy a jellemzők ellenőrizhetők legyenek célértékeket (minőségi előírásokat) kell maghatározni. A vevői igények lefordítása általában számszerűsíthető értékekkel történik, és az ilyen célértékek méréssel ellenőrizhetők. A minőségellenőrzésben használt mérési módszerek a következők: - numerikus módszerek, amikor a megfelelőség számértékkel kifejezhető, - minősítő módszerek, amikor a megfelelőség összehasonlító objektív, vagy szubjektív módszerekkel történik, az értékelés egy ítélet (megfelelő, jó, nem jó, stb.). A méréssel megállapított értékeknek, helyesnek és általánosan elfogadhatónak, más mért értékekkel összehasonlíthatónak kell lenni, amit csak a mérésügy országos és nemzetközi szabályozás a tud biztosítani. 1.3.1. A mérésügy Magyarországon az 1991. évi XLV. törvény szabályozza a mérésügyet, amelyben az Országos Mérésügyi Hivatalt jelöli meg, mint a mérésügy országos hatáskörű irányító, felügyelő és ellenőrző szervét. A törvény rögzíti a törvényes mértékegység rendszert, amely a nemzetközi mértékegységrendszer (SI) alkalmazását jelenti. Az SI hét alapegységre épül, amit a származtatott és az SI-n kívül használatos mértékegységek egészítenek ki. A hét alapmértékegység: HOSSZÚSÁG: MÉTER TÖMEG KILOGRAM IDŐ MÁSODPERC ÁRAMERŐSSÉG AMPER HŐMÉRSÉKLET KELVIN ANYAGMENNYISÉG MOL FÉNYERŐSSÉG KANDELA A származtatott egységek az alapegységek matematikai variációból származnak (szorzás, hatványozás, osztás) Néhány származtatott egység: NYOMÁS Pa PASCAL (1N/m 2 ) ERŐ N NEWTON (1m kg/s 2 ) ENERGIA J JOULE (1N m) TELJESÍTMÉNY W WATT (1J/s) Az SI-n kívül használatos mértékegységek többnyire a gyakorlatban kialakult, többnyire az alap mértékegységek prefixumos (szorzott) értékei: LITER l 10-3 m 3 TONNA t 10 3 kg PERC p 60 s ÓRA h 3600 s NAP d 24 h stb. Kizárólag meghatározott szakterületen használható mértékegységek: Földmérés HEKTÁR ha 10 4 m 2 Folyadékok és gázok BAR bar 10 5 Pa Vérnyomás MILLIMÉTER-HIGANY mmhg 133,322Pa Csillagászat FÉNYÉV fényév 9,460 10 15 m A törvény meghatározza a joghatással járó mérés fogalmát, ami a következő: "Joghatással jár a mérés, ha annak eredménye az állampolgárok és/vagy jogi személyek jogát vagy jogi érdekeit http://mmfk.nyf.hu/min/ipar/i13.htm 2010.11.17.
1.3. A mérés Page 2 of 10 érinti, különösen, ha a mérési eredményt mennyiség és/vagy minőség tanúsítására - vagy hatósági ellenőrzésre és bizonyításra használják fel; továbbá az élet- és egészségvédelem, a környezetvédelem és a vagyonvédelem területén. Joghatással járó mérést a mérési feladat elvégzésére alkalmas hiteles mérőeszközzel vagy használati etalonnal ellenőrzött mérőeszközzel kell végezni. Hiteles a mérőeszköz a) amelyet a mérésügyi szervek hitelesítettek, b) amelynek külföldi hitelesítését az OMH első belföldi hitelesítésként elismerte." Tehát mások számára mérési eredményt csak olyan mérőeszközzel végzett mérés alapján szabad megtenni, amelynek a megfelelősége igazolt. A mérőképesség igazolásának módjaként a törvény a hitelesítést és a kalibrálást (használati etalonnal történő ellenőrzés) határozza meg. 1.3.2. A hitelesítés A mérőeszköz hitelesítés célja, annak elbírálása, hogy a mérőeszköz megfelel-e a vele szemben támasztott mérésügyi előírásoknak. A kormányrendelet (127/1991 (X. 9.) és az ezt módosító 41/1995 (IV. 18. ) előírja a hitelesítésre kötelezett mérőeszközök és használati etalonok metrológiai ellenőrzését és hitelesíttetését. A hitelesítés hatósági tevékenység, így azt csak az OMH végezheti el! A mérőeszköz hitelesítésének ki kell terjednie az engedélyezett mérőeszköz típussal való azonosságnak, a mérőeszköz műszaki jellemzői megfelelőségének, valamint a mérőeszköz helyes működésének a vizsgálatára. Amennyiben az ellenőrzött mérőeszköz megfelel a vonatkozó előírásoknak, az OMH hitelesítési bizonyítványt ad ki és megjelöli a mérőeszközt. A jelölés két részből áll: egy koronás jel egy kódszámmal (ami a hitelesítő azonosítására szolgál) és egy érvényességi dátumot tartalmazó bélyeg. Mérőeszközt hitelesíteni csak hitelesítési engedély alapján lehetséges, amit az OMH ad ki a mérőeszköz típusvizsgálata alapján. Amennyiben az adott mérőeszközre nézve nincs hitelesítési engedély, azt a mérőeszköz felhasználójának kell megrendelnie, ami még nem hitelesítés, hanem annak igazolása, hogy a mérőeszköz az adott mérési feladat végzésére használható. A mérőeszközök mérésre való alkalmasságának igazolásának módját a 2. sz. táblázat mutatja be. 2. sz. táblázat: A mérőeszközök mérésre való alkalmasságának igazolása A mérőeszköz a kormányrendeletben mint kötelező hitelesítésű mérőeszköz szerepel nem szerepel A mérőeszköz ellenőrzését az Kötelező hitelesítés Fakultatív hitelesítés OMH végzi A mérőeszköz ellenőrzését Hitelesítést helyettesítő Saját kalibrálás nem az OMH végzi minősítés Akkreditált laboratóriumi kalibrálás A hitelesítést helyettesítő minősítésről akkor beszélünk, ha az OMH feljogosít más szerveket a kötelező hitelesítésű mérőeszközök minősítésére (akkreditált laboratórium). A feljogosítás alapján végzett mérőeszköz minősítés az eszköz időszakos és javítás utáni hitelesítését helyettesíti. http://mmfk.nyf.hu/min/ipar/i13.htm 2010.11.17.
1.3. A mérés Page 3 of 10 A fakultatív minősítésről akkor beszélünk, ha a mérőeszköz használója olyan mérőeszköz hitelesítését rendeli meg, ami nem szerepel a kormányrendeletben ( a mérőeszközt egyébként csak kalibrálni kellene). A hitelesítések érvényességének (meghibásodás nélküli) időtartamát a kormányrendelet rögzíti. Néhány mérőeszköz hitelesítési érvényessége: Kereskedelmi méterrúd, korlátlan Súlyok, 2/ pontossági osztályban 2 év Közúti kerék- és tengely terhelésmérők 1 év Vízmérők 5 m 3 /h terhelhetőségig 4 év Közúti ellenőrző sebességmérők 1 év Lejárt hitelesítésű mérőeszközt használni tilos, azaz mért értéknek nem lehet joghatása! Meg kell ismételni a hitelesítést: - ha az érvényességi idő lejárt, - a mérőeszközön javítást végeztek, - a mérőeszköz méréstechnikai tulajdonságai megváltoztak, - az ellenőrző etalonnal végzett mérés nem megfelelő eredményt ad. 1.3.3. A kalibrálás A kalibrálás azoknak a műveleteknek az összessége, amelyekkel - meghatározott feltételek mellett - megállapítható az összefüggés a mérőműszer vagy mérőrendszer értékmutatása, illetve a mérték, a hiteles anyagminta által megtestesített vagy használati etalonnal megvalósított érték (helyes érték) között. A kalibráláshoz használt használati etalonnak érvényes hitelesítéssel kell rendelkeznie, és pontosabbnak kell lennie a vele ellenőrzött mérőeszköznél. A mennyiben a mérőeszköz tulajdonosa rendelkezik hitelesített (a mérőeszköz ellenőrzésére alkalmas) használati etalonnal, van megfelelő képzettségű szakembere, a kalibrálást a saját mérőeszközein maga is elvégezheti. Fenti feltételek hiányában a kalibrálást az OMH által akkreditált vizsgálólaboratóriumoknál kell megrendelni. A kalibrálásról kalibrálási bizonyítványt kell kiállítani, és a mérőeszközt meg kell jelölni. A kalibrálási időközöket nem szabályozza jogszabály, azt a felhasználónak kell megállapítani. Néhány mérőeszköz ajánlott kalibrálási periódusa: Mikrométerek, tolómérők Idomszerek Nyomásmérők Mérlegek Súlysorozatok Minősítő eszközök 2 hónap 3 hónap 2-3 hónap 6 hónap 12 hónap 6 hónap Az itt megadott irányértékek mellet figyelembe kell venni a mérőeszköz használatának üzemi körülményeit, a használati gyakoriságot. http://mmfk.nyf.hu/min/ipar/i13.htm 2010.11.17.
1.3. A mérés Page 4 of 10 1.2. ábra. A kalibrálási idő becslése az igénybevétel alapján A kalibrálási időszakok módosításánál célszerű figyelembe venni a következő szempontokat Használati jellemzők Befolyásoló tényező k Használatbavétel ritkán átlagos gyakran 1 2 3 Alkalmazási hely Elhangolódási hajlam laboratórium műhely kültér alig nem jellemző jelentős 1 2 3 1 2 3 A "k" kockázati tényezők összegzése révén az 1.2. ábra alapján lehet a kalibrálási időszakokat megbecsülni. Kialakult gyakorlat, hogy az előzetesen felvett kalibrálási időszakkal végzett kalibrálási eredmény alapján növelik, vagy csökkentik a kalibrálási időszakokat. 1.3.4. Metrológiai alapfogalmak A méréssel foglalkozó ismeretek összességét metrológiának nevezik. Az egységes értelmezés érdekében az alapfogalmak egyértelmű meghatározására van szükség, amelyek közül a legfontosabbakat ismertetjük. MÉRÉS: azoknak a műveleteknek az összessége, amelyek célja valamely mennyiség értékének meghatározása. A mérés végrehajtásakor a mérendő mennyiséget hasonlítjuk össze a mértékegységével. A mérés eredménye az összehasonlítás eredményeként kapott mérőszám és a mértékegység szorzata. A mérés végrehajtása, a mérési eredmény meghatározása alapján lehet közvetlen (egy tárgy tömegének mérleggel történő meghatározása) és közvetett (egy tárgy térfogatának a meghatározása az általa kiszorított víz tömegéből). MÉRENDŐ MENNYISÉG: a mérés tárgyát képező mennyiség. MENNYISÉG VALÓDI ÉRTÉKE: amit a mérendő mennyiség megtestesít. Tökéletes pontossággal általában nem ismerhető meg, hanem elegendő pontossággal megközelíthető. HELYES ÉRTÉK: a mérendő mennyiség olyan értéke, amely meghatározott célra elegendő pontossággal helyettesíti a valódi értéket. Meghatározása függ a mérendő mennyiségtől, a mérési eredmény felhasználásától és a mérőeszköz mérési pontosságától. Pl.: 10 dkg szalámit 1-2 gramm pontossággal mérve elfogadható mérési eredmény, 10 gramm gyógyszer hatóanyag bemérése már csak 0,01 gramm pontossággal elfogadható. MÉRÉSI PONTOSSÁG: a mért érték és a valódi vagy helyes érték közelsége. Mérőeszközöknél a mérőeszközről leolvasható legkisebb mennyiségi értékkel szokás jellemezni, Pl.: a tolómérő lehet 0,1; 0,05 és 0,002 mm pontosságú. MÉRÉSI BIZONYTALANSÁG: a mérendő mennyiség valódi értékét tartalmazó tartomány becslése. Meghatározása mérési sorozatok statisztikai kiértékelésével, a tapasztalati szórás meghatározásával történik. 25 ± 0,001 Pl.: a mérőhasáb mérete: mm, ami azt jelenti, hogy a mérés bizonytalansága 0,002 mm. MÉRÉSI HIBA: a mért érték és a helyes érték közötti különbség. ÁLLANDÓ MÉRÉSI HIBA: minden méréskor jelentkező hiba, a mérés megismétlésével nem szüntethető meg, ellenben nagysága és előjele megismerhető, ezáltal kiküszöbölhető vagy számításba vehető. Pl.: a mérleg terheletlen állapotban 10 g értéket mutat. Lehetséges megoldás: a mérési eredmények korrigálása vagy a mérleg http://mmfk.nyf.hu/min/ipar/i13.htm 2010.11.17.
1.3. A mérés Page 5 of 10 beállítása. VÉLETLEN MÉRÉSI HIBA: a mérési hiba olyan összetevője, amely ugyanazon mérendő mennyiség ismételt mérése során előre meg nem határozható módon változik. A véletlen hiba a mérés megismétlésével csökkenthető vagy megszüntethető. Jelentkezése előre nem határozható meg, így nagysága és előjele is bizonytalan. A leggyakoribb véletlen mérési hibák: - a nyomóerőből származó hiba véletlenszerű változása (pl: tolómérő), - a leolvasásból származó hiba (pl: parallaxis hiba), - helytelen eszközhasználatból származó hiba, - mérőeszköz belső változó hibája (pl: súrlódás, irányváltás), - változó környezeti hatások (pl: hőmérséklet) MÉRŐESZKÖZ: meghatározott metrológiai tulajdonságú, mérések céljára használt műszaki eszköz (amivel a mérést végezzük). Két nagy csoportba soroljuk a mérőeszközöket: mérőműszerek és mértékek. MÉRŐMŰSZER: olyan mérőeszköz, amely önmagában vagy más készülékkel (mérő átalakítóval) összekapcsolva alkalmas a mérés elvégzésére, és a mérési eredmény számszerűen kifejezhető. MÉRTÉK: adott mennyiség egy vagy több ismert értékét használata során változatlanul reprodukáló vagy szolgáltató eszköz. Mértékkel csak összehasonlító mérést lehet végezni és a mérés eredménye ítéletalkotás (egyenlő, kisebb, nagyobb, megfelelt, selejt). ETALON: olyan mérték, mérőeszköz, vagy mérőrendszer, amelynek rendeltetése egy mennyiség egységének illetve egy vagy több ismert értékének elvi meghatározása, megvalósítása, megőrzése vagy újraelőállítása abból a célból, hogy ezen értékek összehasonlítással más mérőeszközökre átvihetők legyenek (pl.: kilogramm etalon, méter etalon, stb.). LESZÁRMAZTATÁSI REND: a mérőeszköz hitelesítését, ellenőrzését vagy kalibrálását mindig egy másik - nagyobb pontosságú - hiteles mérőeszközzel történő összehasonlítással kell elvégezni. Ezáltal szoros összefüggés létesül az országos és nemzetközi etalonok, a használati mérőeszközök pontossága között. Ez egy zárt láncolat, amely a 3.sz. táblázat szerint valósul meg. VISSZAVEZETHETŐSÉG: a mérési eredmény (mérőeszköz) azon tulajdonsága, hogy egy folytonos leszármaztatási rendben (3.sz. táblázat) visszavezethető megfelelő etalonokra, általában országos vagy nemzetközi etalonokra. A MÉRÉS MEGISMÉTELHETŐSÉGE: azonos mérendő mennyiség ismételt mérése során kapott eredmények egymáshoz való közelsége (a mérés bizonytalanságán belüli megegyezése), amennyiben a következő feltételek fennállnak: - azonos mérési módszer, - azonos mérőszemély, - azonos mérőeszköz, - azonos mérési hely, - azonos használati feltételek, - rövid időtartamon belüli ismétlés. A megismételhetőség tehát feltételezi, hogy a mérendő mennyiség időben állandó és mérés közben nem változik. Például egy beton darab tömegét többször egymásután meg lehet mérni, de a törőszilárdságát már csak egyszer. A napi 10 órakor mért hőmérséklet csak egyszer mérhető meg. 3.sz. táblázat: A leszármaztatási rend http://mmfk.nyf.hu/min/ipar/i13.htm 2010.11.17.
1.3. A mérés Page 6 of 10 Az etalon fajtája Felhasználója Mire használják Leszármaztatás NEMZETKÖZI Nemzetközi Súly és 1 db van belőle Megállapodás Mértékügyi Hivatal Országos etalonok alapján készült hitelesítésére. NEMZETI ETALON OMH Országonként 1 db. Tanúetalonok hitelesítésére TANÚETALON REFERENCIA ETALON HASZNÁLATI ETALON OMH és akkreditált laboratóriumok Felhasználók Felhasználók. Mérőeszközök hitelesítése, kalibrálása Az adott helyen a legjobb metrológiai tulajdonságú etalon, amelyre az adott helyen a méréseket visszavezetik. A gyártásban, kutatásban használatos etalonok. Közvetlenül a nemzetközi etalonról leszármaztatva. Közvetlenül az országos etalonról leszármaztatva A tanúetalonról leszármaztatva. Referenciaetalonnal ellenőrzött. A MÉRÉS REPRODUKÁLHATÓSÁGA: azonos mérendő mennyiség ismételt mérése során kapott eredmények egymáshoz való közelsége, amennyiben az alábbi feltételek közül egy vagy több megváltozik: - módszer, - személy, - mérőeszköz, - mérési hely, - használati feltételek, - idő. A Magyarországon bemért termék Japánba kerül felhasználásra. A Japánba történt ellenőrző mérés eredménye megegyezik a Magyarországon mért értékkel. Eltért a hely, az idő, a személy, a mérőeszköz. Ahhoz hogy a mérési eredmények azonosak legyenek azért néhány kitételnek meg kell egyeznie: mindkét mérőeszköz azonos leszármaztatási rend szerint készült, a más mérőeszköz pontossága megegyezik az eredeti mérőeszköz pontosságával és mindkettő ellenőrzött állapotban volt a mérés idején. ÉRZÉKENYSÉG: azt mutatja meg, hogy a mérendő mennyiség egységnyi megváltozása (bemenő jel) milyen kimenőjel változást idéz elő. Pl.: a 0,001 mm osztásértékű mérőórán a 0,1mm- es méretváltozás 100 osztásnyi elmozdulást hoz létre, míg 0,1 mm osztású órán csak egy osztásnyit, tehát az ezredmilliméteres mérőóra százszor érzékenyebb. http://mmfk.nyf.hu/min/ipar/i13.htm 2010.11.17.
1.3. A mérés Page 7 of 10 1.3. ábra. A mérőeszköz konfirmálása INDULÁSI ÉRTÉK: a mérendő mennyiség változásának az a legkisebb értéke, amelyet a mérőeszköz már érzékel. PL.: a hídmérlegre rászáll egy veréb a mérőeszköz nem mutat változást, ha ez a veréb egy laboratóriumi mérlegre száll rá a mérleg kiakad, mert értékmutatása kisebb mint a veréb tömege. R&R VIZSGÁLAT: a mérések megismételhetőségének és reprodukálhatóságának együttes értékelése. A vizsgálat elve, hogy a mérési eredmények megfelelőségét a körülmények változtatásával vagy anélküli többszöri ismétlés eredményeinek ingadozásával becsülik, többnyire a tűrésmezőhöz viszonyítva. Valamely mérőeszköz, mérési módszer és a mérésben résztvevő személyek alkalmasságát a következők szerint vizsgálják: ugyanazon mérőeszközzel, ugyanazon módszer alkalmazásával három operátor 10 db azonos sorozatban készült tárgyat megmér (egy darabot háromszor). A mérési eredményekből képzett statisztikai mutatók (egyéni átlag, átlagterjedelem, egyéni terjedelemátlag, terjedelmek átlaga) segítségével kiszámítják az R&R mutatót és minősítik a mérést. Az R&R vizsgálat módszere alkalmas a laboratóriumi körmérések kiértékelésére, amikor is egy anyagmintát köröztetnek egymás között a laboratóriumok, a mérési eredmények összehasonlítása tájékoztatás ad az egyes mérőhelyek felkészültségéről, megfelelőségéről. Ilyen mérést akkor is célszerű végezni, ha a mérésnek nincs hitelesített etalonja. VALIDÁLÁS (érvényesítő ellenőrzés): vizsgálattal történő megerősítés és objektív bizonyítékok nyújtása arra, hogy a meghatározott rendeltetésszerű felhasználásra vonatkozó konkrét követelmények teljesülnek. Mérési és statisztikai kiértékelési tevékenység annak vizsgálatára, hogy a mérőeszköz ismert nagyságú jellemző (megismételhetőségi körülmények között) újbóli mérésekor a megfelelő értéket szolgáltatja-e. A mért értékek megfelelnek a követelményeknek. VERIFIKÁLÁS (igazoló ellenőrzés ):vizsgálattal történő megerősítés, továbbá objektívbizonyíték nyújtása arra, hogy az előírt követelmények teljesülnek. Mérési és statisztikai kiértékelés annak igazolására, hogy egy adott mérőeszközzel végzett mérések (az alkalmazott mérési eljárás, mód, a felhasznált mérőkör és technikai körülmények függvényében) alkalmasak-e a vizsgált jellemző kívánt pontosságú leképzésére. A mérőeszköz alkalmas a mérési feladat elvégzésére. KONFIRMÁLÁS: a metrológiai konfirmálás műveletek összessége, ami annak biztosításához, illetve megállapításához szükséges, hogy egy adott, egyedi mérőeszköz a szándékolt alkalmazás/felhasználás követelményeit kielégíti, annak megfelelő állapotban van. A konfirmált állapot a mérőeszköz adott használatra történő alkalmasságát jelenti. Beletartozik a validálás és a verifikálás is (1.3. ábra.) http://mmfk.nyf.hu/min/ipar/i13.htm 2010.11.17.
1.3. A mérés Page 8 of 10 A HITELESÍTÉS azt igazolja, hogy az adott mérőeszköz metrológiai jellemzői a rá vonatkozó, szabványban vagy más normatív dokumentumban meghatározott pontossági osztály tűréshatárain belül vannak. A kötelező újrahitelesítési időközök jogszabályban vannak rögzítve A KALIBRÁLÁS a mérőeszköz szempontjából ideálisnak tekinthető etalontól való eltérést vizsgálja (pl.: 4. táblázat). 4. sz. táblázat. Mikrométerek megengedett hibái Méréshatár Megengedett összes hiba Mérőfelület megengedett eltérése a párhuzamostól mm µm µm I II I II Pontossági osztályú mikrométernél 0-25 2 4 1,5 2 25-50 2 4 1,5 2,5 50-100 2 4 1,5 3 100-150 2,5 5 2 4 150-200 3 6 3 6 200-300 3,5 7 4 8 300-400 4 8 5 10 400-500 5 10 6 12 500-600 6 12 7 14 600-700 7 14 8 16 A kengyel megengedett kihajlása µm 2 2 3 4 5 6 8 10 12 14 A mérőorsó és csap excentricitása mm 0,05 0,07 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,4 0,5 0,6 STABILITÁS: megismételhetőségi feltételek mellett a mérési eredmények hosszabb időtartamon belüli állandósága ( a mérőeszköz ugyanazon mennyiségen mért értéke időbeni változását fejezi ki). LINEARITÁS: a megismételt méréseknél a mérési hibák állandósága a mért jellemző különböző értékeinél ( a mérési hibák állandósága a mérési tartományon belül). 1.3.5. A mérőeszköz kezelés és nyilvántartás MSZ EN ISO 9001-7.6. A megfigyelő és mérőeszközök kezelése. A szervezetnek meg kell határoznia, hogy milyen figyelemmel kíséréseket és méréseket kell végezni, és milyen megfigyelő- és mérőeszközre van szükség annak igazolásához, hogy a termék megfelel a meghatározott követelményeknek. A szervezetnek olyan folyamatokat kell bevezetnie, amelyekkel biztosítja, hogy a figyelemmel kísérés és a mérés elvégezhető legyen, és úgy is történjen, hogy összhangban legyen a figyelemmel kísérés és a mérés követelményeivel. Ha gondoskodni kell az eredmények érvényességéről, a mérőeszközöket: a) meghatározott időszakonként vagy használat előtt kalibrálni vagy hitelesíteni kell olyan mérési etalonokkal való összehasonlítás útján, amelyek visszavezethetők nemzetközi vagy nemzeti etalonokra; ha ilyen etalonok nincsenek, akkor a kalibrálás vagy hitelesítés alapját fel kell jegyezni. b) be kell szabályozni, vagyis a szükséghez képest újra be kell szabályozni; c) azonosítani kell, hogy a kalibrált/hitelesített állapotot meg lehessen állapítani; d) meg kell védeni olyan beállításoktól, amelyek érvényteleníthetik a mérési eredményeket; e) meg kell védeni a károsodástól és állapotuk romlásától a kezelés, karbantartás és tárolás alatt. Ezeken túlmenően a szervezetnek ki kell értékelnie és fel kell jegyeznie az előző mérési eredmények érvényességét, ha úgy találták, hogy a berendezés nem felel meg a követelményeknek. A szervezetnek meg kell tennie a megfelelő intézkedéseket a berendezésre és az érintett termékre. A kalibrálás és hitelesítés eredményeiről készült feljegyzéseket meg kell őrizni. http://mmfk.nyf.hu/min/ipar/i13.htm 2010.11.17.
1.3. A mérés Page 9 of 10 MSZ ISO/TS 16949:2002 (QS 9000 helyett) Kalibrálási/igazolási (verifikálási) feljegyzések Minden idomszerre, mérő- és vizsgálóberendezésre vonatkozó - beleértve a munkatársak és a vevő tulajdonában lévő berendezéseket is - kalibrálási/igazolási (verifikálási) feljegyzéseknek, amelyek ahhoz szükségesek, hogy bizonyítani lehessen a termék megfelelőségét a meghatározott követelményeknek, tartalmazniuk kell: - a berendezés azonosítását, beleértve annak a mérési etalonnak az azonosítását, amelyet a berendezés kalibrálásához használtak, - a műszaki tervezésben végrehajtott módosítások után végzett felülvizsgálatokat, - minden olyan kalibrálás/igazolás során kapott értéket, amely eltérést mutat az előírástól, - az előírás feltételeitől való eltérés hatásának értékelését, - az előírásnak való megfelelésre vonatkozó nyilatkozatokat a kalibrálás/igazolás (verifikálás) után, valamint - a vevő értesítését, ha az a gyanú merült fel, hogy nem megfelelő termék vagy anyag került kiszállításra. ISO 10012 ( Mérőeszközökkel szemben támasztott minőségbiztosítási követelmények) A főbb követelmények: a mérőeszköz azonosítása, szabályozási rendszer kiépítése, a rendszer ellenőrzése, mérések tervezése, hibaforrások felderítése, mérések bizonytalanságának meghatározása, kalibrálás, hitelesítés, nyilvántartás vezetés, nem megfelelő állapot kezelése, a kalibrált állapot azonosítása (jelölés a mérőeszközön), kalibrációs időszak felügyelete, dinamizálása, zárjegyek alkalmazása, külső szolgáltatások igénybevétele (hitelesítés, kalibrálás), visszavezethetőség és leszármaztatás igazolása, környezeti feltételek szabályozása, vizsgáló személyzettel szembeni elvárások meghatározása. A termelési folyamat bonyolultságától, az alkalmazott mérőeszközök számától függően külön mérőeszköz felügyelőt célszerű megbízni a mérésügyi feladatok koordinálásával. A mérőeszköz felügyelő általános feladatai: A szervezet működése szempontjából fontos mérőeszközök kijelölése ( azon mérőeszközök, amely esetén a mért érték felhasználásáról a rendszer dokumentumai valamilyen formában rendelkeznek). A kijelölt mérőeszközök beszerzése és nyilvántartása. A mérőeszközök mérőképességének igazolása (hitelesítés, kalibrálás). A mérőeszközök minősítése- megfelelőségének meghatározás-, azaz a kalibrálási vagy hitelesítési bizonyítványokban közölt tényleges metrológiai jellemzők összehasonlítása a specifikációkkal. Az eszközök megfelelőségének igazolása, a megfelelőség jelölése. http://mmfk.nyf.hu/min/ipar/i13.htm 2010.11.17.
1.3. A mérés Page 10 of 10 A meghibásodott mérőeszközök további felhasználásának megakadályozása, gondoskodás a javításról és az újbóli ellenőrzésről. Gondoskodás a mérőeszközök szakszerű tárolásáról és karbantartásáról. http://mmfk.nyf.hu/min/ipar/i13.htm 2010.11.17.
i i i i i i i
i
i i i i
Dr. Solecki Levente: Méréstechnika1 (Fogalommeghatározások) 2010. sz 4/1. oldal (Bánkuti László: A metrológia nyelve, MM 97/4 p. 4-7) A mérés azoknak a m veleteknek az együttese, amelyeknek célja egy mennyiség értékének meghatározása. A (mérhet ) mennyiség valamely jelenség, test vagy anyag min ségileg megkülönböztethet és mennyiségileg meghatározható lényegi tulajdonsága. [Konkrét mérési feladat esetén ezeket a m veleteket a mérési eljárás sorolja fel, többnyire írásban rögzített formában. Egy-egy konkrét mérés tehát a folyamat elemeinek a felsorolásával van definiálva. A mérési eljárás általában tartalmaz több-kevesebb számítási elemet is. A számítási eljárás terminológiai dokumentumok által nem definiált fogalma a mérés egyenlete: Y = G (X 1 ; X 2 ; X 3 ;... X i ;... X n ) ahol Y a mérési eredmény (konkrét értéke y, a mérend mennyiségnek az adott méréssel meghatározott értéke), X 1 ; X 2 ; X 3 ;... X i ;... X n pedig az eredmény meghatározásához szükséges mennyiségek. Ezek lehetnek közvetlenül mért mennyiségek, más mérésb l átvett adatok és ún. kézikönyvi adatok. A mérés egyenletében a G szimbólum jelölhet valamilyen analitikus 1 alakban megadott függvényt számítógépes program által meghatározott eljárást, diagramon alapuló grafikus eljárást vagy egyéb algoritmust is. Legegyszer bb esetben, ha a mérési eljárás, illetve a mér eszköz használati utasítása semmiféle számítást nem ír el, mert a mér eszköz az Y mennyiséget közvetlenül méri, akkor Y = X, azaz az eredmény azonos a leolvasott értékkel. Ennek a mérés egyenletén alapuló koncepciónak 2 az a felfogás felel meg, hogy a mérés olyan folyamat, amelyik a mérend mennyiség és a befolyásoló mennyiségek aktuális értékeinek a mérési eredményt felelteti meg, azaz a lehetséges értékek halmazát (halmazait) leképezi a lehetséges eredmények halmazára. Lehet, hogy a jöv ben teret hódít egy harmadik koncepció is, amely szerint: A mérés olyan információszerz folyamat, melynek során a mérend mennyiségre vonatkozó információhiány csökken..] 3 A mérés elengedhetetlen tartozéka a mér eszköz, ami számértéket szolgáltat a vizsgált tulajdonság mértékér l, mennyiségér l A vizsgálat 4 annak megállapítása, hogy a vizsgálat tárgya egy adott követelménynek megfelel-e. A vizsgálat magába foglalja a mérést, az összehasonlítást és a döntést, például, hogy egy méret az adott t résnek megfelel. Vizsgálatot lehet segédeszközzel vagy anélkül is végezni (pl. szemrevételezés nagyítóval, vagy szabad szemmel). A mennyiség nagyságát alkalmas mértékegységben fejezzük ki. A mértékegység maga is egyezményesen meghatározott és elfogadott konkrét mennyiség, amellyel az ugyanazon fajtájú más mennyiségeket a mértékegységhez viszonyított nagyságuk kifejezése céljából összehasonlítjuk. A mennyiség értéke egy szám és a megfelel mértékegység szorzata. A mérend mennyiség az a konkrét mennyiség, amit mérünk. A mérés eredménye s mérend mennyiségnek a méréssel kapott értéke. A mér eszköz a mérés elvégzésére önmagában, vagy más kiegészít eszközökkel együtt alkalmas készülék. Az etalon 5 fogalma A mér eszközöket a metrológiai rendeltetésükt l, felhasználásuk módjától függ hierarchikus 6 sémába rendezi. Az etalon mér eszköz, amely mint referencia, a mennyiség mértékegységének vagy egy vagy több értékének definiálására, megvalósítására vagy reprodukálására szolgál. Az etalon abban az értelemben referencia, hogy a mennyiség olyan értékét testesíti meg, vagy olyan mérési eredményt állít el, amelyre ugyanannak a mennyiségnek minden más értékét, vagy az ugyanazon a mennyiségen elvégzett minden más mérés eredményét vonatkoztatni lehet. A már említett hierarchikus séma magasabb rend etalonjai arra is alkalmasak, hogy alacsonyabb rend etalonok számára referenciaként szolgáljanak. Ennek megfelel en beszélünk els dleges, másodlagos stb. etalonokról. A referenciaetalon az adott helyen vagy adott szervezetnél rendelkezésre álló legjobb min ség etalon, amelyr l az ott végzett méréseket származtatják. A használati etalon a mértékek, mér m szerek és hiteles anyagminták rutinszer ellen rzésére (hitelesítésére vagy kalibrálására) szolgál. A referenciaetalon legalább olyan pontosságú, mint a használati etalon és nem használják. 1 Elemz ; az analízissel kapcsolatos; az analízist alkalmazó 2 felfogásmód, néz pont; vmely m alapeszméje; a benne megnyilvánuló néz pont 3 Dr. Bölöni Péter: Az általános metrológia néhány alapvet kérdése, MM97/4 13-19. old 4 (inspection) DIN 1319 5 fr. hiteles mérték; vmely mértékegység állandó, hiteles mintapéldánya: Bakos Ferenc: Idegen szavak és kifejezések szótára, Akadémiai Kiadó, Budapest, 1984 6 gör-lat: valamilyen hierarchia szerint felépül, azon alapuló; a rangsornak megfelel, a rangsor szerinti
Dr. Solecki Levente: Méréstechnika1 (Fogalommeghatározások) 2010. sz 4/2. oldal A visszavezethet ség a mérési eredménynek vagy az etalon értékének az a tulajdonsága, aminek révén az megszakítatlan, megállapított bizonytalanságú összehasonlítási láncon keresztül elfogadott referenciákra, rendszerint nemzeti, vagy nemzetközi etalonokra vonatkoztatható. A már említett hierarchikus séma a visszavezethet ség grafikus ábrázolása: A mértékegység definiálása az SI-ben A mértékegység megvalósítása els dleges etalonnal Referenciaetalon Használati etalon (hiteles anyagminta) Használati mértékek, mér eszközök, anyagminták A mértékegységek SI-beli definíciói (lásd. Hivatalos mérésügy, ill. Mérésügyi tv.) az esetek többségében idealizáltak abban az értelemben, hogy nincsenek tekintettel az egység gyakorlati megvalósításának lehet ségére. Például az amper SI-beli definíciója szerinti megvalósítása egyebek között tökéletes vákuum létrehozását, az er és a hosszúság abszolút pontos mérését követelné meg. A hierarchikus sémába rendezett, megszakítatlan összehasonlítási láncot újabban visszavezethet ségi láncnak is nevezik. A lánc legalsó és afölötti elhelyezked szintje között összehasonlító mérés a használati etalonnal végzett ellen rzés. Az ellen rzés a mér eszköz metrológiai jellemz ire, els sorban a pontosságára terjed ki. A metrológiai ellen rzésnek több formája van. A hitelesítést a nemzeti mérésügyi intézmény (vagy az általa feljogosított más szerv) végzi, célja annak az elbírálása és igazolása, hogy a mér eszköz teljes mértékben kielégíti a hitelesítési eljárás követelményeit. A hitelesítés a mérésügy szóhasználatával élve: a metrológiai megfelel ség hatósági tanúsítása. A kalibrálás, m szaki tartalmát tekintve nem tér el lényegesen a hitelesítést l. Célja ugyancsak a metrológiai jellemz k - els sorban a pontosság - ellen rzése. A kalibrálás azoknak a m veleteknek az összessége, amelyekkel meghatározott feltételek között megállapítható az összefüggés a mennyiség mért értéke és az etalonnal megvalósított megfelel érték között. A mér eszközök az ISO 10010-1-es szabvány szerint konfirmálhatók. A metrológiai konfirmálás 7 azoknak a m veleteknek az összessége, amelyek annak biztosításához szükségesek, hogy a mér berendezés adott példánya a rendeltetésszer használatnak megfelel állapotban legyen. A metrológiai konfirmálás általában magában foglalja a kalibrálást, a szükséges beszabályozást és javítást, az azt követ újrakalibrálást, valamint az illetéktelen beavatkozást megakadályozó lezárást és a címkézést is. A hitelesítés, a kalibrálás és a konfirmálás közötti alapvet tartalmi különbség abban foglalható össze, hogy a hitelesítés a többnyire normatív módon (direktívában 8, szabványban) megfogalmazott mérésügyi követelményeknek, a kalibrálás a mér eszköz specifikációjának, a konfirmálás pedig a rendeltetésszer használatra való alkalmasság követelményeinek a teljesítését kívánja meg a mér eszközt l. A kalibrálás és a konfirmálás esetében mindinkább el térbe kerül a rendszeres vizsgálatok mell zéséb l származó kockázat és a vizsgálatok elvégzéséhez szükséges ráfordítások mérlegelése. A konfirmálás nem csupán a mér eszközökre, hanem a mérési folyamat egészére is kiterjeszthet. A mérési folyamat ellen rzésének kérdéseivel a ma még bizonytalan sorsú ISO 10012-2-es szabvány foglalkozik. Újabb kelet fogalom a validálás 9, ez mindinkább meghonosodik a metrológiai szóhasználatban. Magyarra érvényesít ellen rzésnek fordítják. A validálás vizsgálattal és objektív bizonyíték nyújtásával való meger sítése annak, hogy a meghatározott, rendeltetésszer felhasználásra vonatkozó konkrét követelmények teljesülnek. A definíció fordításának elemzése helyett közöljük az eredeti angol nyelv meghatározást is: confirmation by examination and provision of objektive evidence that the particular requirements for a specific intended use are fullfilled. Értelmezésünk szerint a validálás fogalma a mérési folyamat konfirmálásához áll közel, de validáláskor nem általában a rendeltetésszer használat, hanem egy konkrét, térben-id ben adott felhasználás követelményeinek való megfelelést vizsgáljuk. Végül említsük meg, hogy az ISO 8402:1994 Min ségirányítási és min ségbiztosítási szakszótára ugyancsak tartalmazza és definiálja a hitelesítést (verification), ez: vizsgálattal és objektív bizonyíték nyújtásával való meger sítése annak, hogy az el írt követelmények teljesülnek. A magyar szakért k ezt a fogalmat a metrológia iránti méltányosságból igazoló ellen rzésnek fordították. 7 meger sít, jóvá hagy 8 fr: fels bb szerv utasítása; irányelv, útmutatás 9 valid: lat: érvényes, hatályos, hatályban lev
Dr. Solecki Levente: Méréstechnika1 (Fogalommeghatározások) 2010. sz 4/3. oldal A jusztírozás 10 a mér eszköz beállítása, hogy a mutatott érték eltérése a valós értékt l minimális (minél kisebb) legyen. A mérés min sége A mérés pontossága kvalitatív fogalom, ami azt jelenti, hogy a pontosság nem számszer síthet jellemz. A mér eszközök specifikációjában gyakran megtalálható pontossági osztály kifejezés is - az esetek többségében - egy meghatározott relatív mérési hibát fejez ki. A mérés hibája azt tükrözi, hogy a mérési eredmény milyen szorosan egyezik meg a mérend mennyiség valódi értékével. A pontosság csak olyan mérés eredményére értelmezhet, amely rendelkezik a visszavezethet ség tulajdonságával. Ha a visszavezethet ség nem biztosítható, akkor a pontosság helyett precizitásról beszélünk. Egy karóra precíz, ha az egymásodperces id tartamot 1 másodperc hosszúságúnak méri, de csak akkor pontos, ha id skáláját az etalon óra id skálájával szinkronizálják. A metrológiában a mérés hibája: a mérési eredmény mínusz a mérend mennyiség valódi értéke. Mivel egy mennyiség valódi értéke a mérési folyamat véges pontossága folytán méréssel soha nem állapítható meg abszolút pontosan, ez a hibafogalom is idealizált. A gyakorlatban valódi érték helyett az etalonnak tulajdonított konvencionális 11 valódi értéket (vagy helyes értéket) használjuk. A laboratóriumi mérések többségét megismételhet ségi feltételek között végzik. E feltételek közé sorolhatók, mint legfontosabbak, hogy ugyanazon mennyiség többször egymás után elvégzett mérése során, ugyanazt a mérési eljárást, ugyanaz az operátor (mér személy) ugyanazzal a mér eszközzel, ugyanolyan környezeti feltételek között, ugyanazon a helyszínen, a feltételek változatlanságát biztosító, kell en rövid id alatt, kell en sokszor megismételje. A megismételhet ségi feltételek között elvégzett mérés eredménye az észlelt adatoknak olyan sorozata, amelyek a mérési folyamat jellemz inek (például a mér eszköz megfelel felbontásának és érzékenységének) alkalmas megválasztása esetén statisztikus ingadozást mutatnak. A mérés min ségét a mérési eredményb l kapható információ mennyisége határozza meg. A hasznosítható információ mennyisége a mérési bizonytalanságtól függ. A mérési bizonytalanság a mérés eredményéhez csatolt paraméter, amely a mérend mennyiségnek indokoltan tulajdonítható értékek szóródását jellemzi. A paraméter lehet a szórás (vagy annak meghatározott többszöröse) vagy egy olyan tartomány félszélessége, amelyhez a megbízhatóság megállapított szintje rendelhet. Mér eszközök méréstechnikai tulajdonságai Mérések megismétlése: Akkor tekinthetünk egy mérést megismételhet ségi feltételek közt ismételtnek, ha a mérés 5 alapvet befolyásoló tényez je (mérést végz személy, mér eszköz, mérés tárgya, körülmények, módszer) nem változik, miközben a tényez k állandóságát biztosító kell en rövid id alatt (a kiértékeléshez) elegend en sok mérést végzünk. Mér eszköz rendszeres hibája (Systematic Error of Measurement) alatt ugyanannak az értéknek megismételhet ségi feltételek közt elvégzett végtelen számú mérésével kapott számtani középértékének és a ténylegesnek tekinthet érték (etalon) különbségét értjük. ( Pontosság ) Linearitás (Linearity): a mér eszköz rendszeres hibája a mérési tartomány egy bizonyos szakaszán, általában a t résmez n, vagy állandó, vagy állandó és megengedett meredekséggel változhat (növekedhet). Ismételhet ség (Repeatability, Wiederholpräzision) ugyanolyan körülmények közt megismételve a mérést mennyire térnek el a mérési eredmények. 10 (adjustment) DIN 1319 11 lat: megszokott, hagyományos, közkelet ; bevett, szokásos
Dr. Solecki Levente: Méréstechnika1 (Fogalommeghatározások) 2010. sz 4/4. oldal Reprodukálhatóság (Reproducibility, Vergleichpräzision) ugyanannak a méretnek más mér személyek által kapott mérési eredményeinek eltérése. Stabilitás (Stability) a mér eszköz metrológiai tulajdonságainak id beli állandósága. Összefoglalás: A metrológia alkalmazott tudomány, nyelve szókincsének jelent s részét más tudományterületekt l kölcsönzi. A nyelvi donorok közül kiemelkedik a fizika és a kémia, továbbá a matematika néhány ága, els sorban a valószín ségszámítás és a matematikai statisztika. A legfontosabb terminológiai források: - A metrológiában alkalmazott alapvet és általános fogalmak nemzetközi értelmez szótára. Genf, ISO, 1993., második kiadás (rövid elnevezése (VIM) - ISO 8402: 1994 Min ségirányítás és min ségbiztosítás - Szótár - ISO 31: Mennyiségek és egységek - 0-13. rész - ISO 3534: 1993 Statisztika - Szótár és jelképek - 1. rész: A valószín ség és általános statisztikai fogalmak. - Útmutató a mérési bizonytalanság kifejezéséhez. Genf, ISO, 1995. (rövid elnevezése: GUM) - A legális metrológia szótára - Alapvet fogalmak. OIML, 1978. Az átdolgozása folyamatban van! (rövid elnevezése: VML)