Hoe voer je een herhaalbaarheidstest uit voor het schatten van de onzekerheid in metingen

INLEIDING

Het uitvoeren van een herhaalbaarheidstest is een essentieel onderdeel van het schatten van de onzekerheid in metingen. Het is het meest voorkomende experiment dat wordt uitgevoerd om onzekerheidsgegevens Type A te verzamelen.

Bovendien eisen de meeste accreditatie-instanties dat u herhaalbaarheidsgegevens opneemt in uw onzekerheidsbegrotingen. Veel mensen hebben echter moeite met het uitvoeren van een herhaalbaarheidsproef. Ze weten niet hoe ze het experiment moeten uitvoeren, de gegevens moeten verzamelen of de resultaten moeten analyseren.

In deze gids leert u alles wat u moet weten over herhaalbaarheidstests;

1. Wat is een herhaalbaarheidstest,
2. Hoe voert u een herhaalbaarheidstest uit, en
3. Hoe berekent u de herhaalbaarheid.

Plus, ik heb een aantal geweldige hulpmiddelen gemaakt om u te helpen een herhaalbaarheidstest uit te voeren en de resultaten te analyseren als u de volgende keer de meetonzekerheid moet schatten.

ACHTERGROND

Iedere dag werk ik met klanten die mijn hulp nodig hebben bij het schatten van de onzekerheid in metingen. Tijdens dit proces vraag ik de klanten meestal om herhaalbaarheids- en reproduceerbaarheidstests uit te voeren.

Veel van mijn klanten weten echter niet hoe ze een herhaalbaarheidstest moeten uitvoeren. Dus vragen ze om procedures, checklists en advies.

Nadat ik jarenlang klanten heb geholpen bij het uitvoeren van een herhaalbaarheidstest, merkte ik dat ik geen formele gids had geschreven om deze klanten te helpen; noch om het proces te automatiseren.

Daarom besloot ik een gids te maken over herhaalbaarheidstests om antwoord te geven op alle vragen die mij werden gesteld.

In deze gids leert u;

1. Wat is Type A Onzekerheid
2. Wat is een herhaalbaarheidstest
3. Hoe voer je een herhaalbaarheidstest uit
4. Hoeveel monsters moet je verzamelen
5. Hoe verzamel je herhaalde monsters
6. Hoe bereken je de herhaalbaarheid (enkele test)
7. Hoe herhaalbaarheid te berekenen (meerdere testen)
8. Hoe herhaalbaarheid toe te voegen aan uw onzekerheidsbudgetten

Klik hier om de herhaalbaarheidstest cheatsheet & calculator gratis te downloaden!

WAT IS TYPE A ONZEKERHEID

Type A onzekerheid is een component van onzekerheid waarbij gegevens worden verzameld uit een reeks waarnemingen en worden geëvalueerd met statistische methoden die verband houden met de analyse van variantie (ANOVA).

Gewoonlijk aangeduid als Type A-gegevens, wordt Type A onzekerheid typisch in verband gebracht met de resultaten van herhaalbaarheids- en reproduceerbaarheidstests. Zij kan echter ook in verband worden gebracht met stabiliteitsbeproevingen.

Volgens de Woordenlijst Internationale Metrologie (VIM) is de meetonzekerheid van Type A een component van de meetonzekerheid die wordt beoordeeld aan de hand van een statistische analyse van de waarden van de gemeten grootheden die onder welomschreven meetomstandigheden zijn verkregen.

WAT IS EEN HERHAALBAARHEIDSTEST

Een herhaalbaarheidstest is een experiment dat wordt uitgevoerd om te evalueren hoe herhaalbaar uw resultaten zijn onder een reeks vergelijkbare omstandigheden.

Wanneer u een herhaalbaarheidstest uitvoert, wilt u gegevens verzamelen met gebruikmaking van;

1. dezelfde methode,
2. dezelfde bediener,
3. dezelfde apparatuur,
4. dezelfde omgevingscondities,
5. dezelfde locatie, en
6. hetzelfde item of dezelfde eenheid die wordt getest.

In wezen wilt u herhaalbare resultaten over een korte periode verzamelen zonder iets te veranderen (indien mogelijk).

Volgens de Vocabulary in International Metrology (VIM) is meetherhaalbaarheid de meetnauwkeurigheid onder een reeks herhaalbare meetomstandigheden.

Daarnaast definieert de VIM een herhaalbaarheidsmeetconditie als een meetconditie uit een reeks condities die dezelfde meetprocedure, dezelfde operatoren, hetzelfde meetsysteem, dezelfde bedrijfsomstandigheden, dezelfde plaats, en dezelfde herhaalde meting op dezelfde of soortgelijke objecten gedurende een korte periode omvat.

Daarom moet u uw meetomstandigheden definiëren en herhaalbare resultaten verzamelen over een korte periode, zodat u de precisie van uw proces kunt evalueren.

In het volgende deel leert u stap voor stap hoe u een herhaalbaarheidstest uitvoert.

HOE EEN HERHAALBAARHEIDSTEST UIT TEVOEREN

Om de herhaalbaarheid te berekenen, hebt u een procedure nodig.

Zoals bij elke test of meting die in uw laboratorium wordt uitgevoerd, moet u een methode of procedure hebben om u door het proces te leiden en consistentie in uw resultaten te verzekeren.

In dit gedeelte leert u stap voor stap een herhaalbaarheidstest uit te voeren. Volg de onderstaande instructies om de gegevens van de herhaalbaarheidstest aan uw onzekerheidsbegrotingen toe te voegen.

Hier volgt een lijst van de stappen in dit proces;

1. Selecteer de te testen meetfunctie,
2. Selecteer het meetbereik,
3. Selecteer het (de) meetpunt(en),
4. Selecteer de methode,
5. Selecteer de apparatuur,
6. Selecteer de operator,
7. Voer de test uit,
8. Verzamel het aantal n herhaalde monsters,
9. Analyseer uw resultaten,
10. Sla de resultaten op (aanbevolen),
11. Voeg het resultaat toe aan uw onzekerheidsbudget.

Selecteer de meetfunctie

Voordat u begint met het uitvoeren van een herhaalbaarheidstest, is het een goed idee om te bepalen wat u gaat testen.

Start met het selecteren van de meetfunctie die getest gaat worden.

De meetfunctie zal de categorie zijn die uw meting of testresultaat het best beschrijft, zoals;

1. DC Spanning genereren/Meten
2. Lengte
3. Druk genereren/Meten
4. Torsie genereren/Meten
5. Temperatuurbron/Meten

Als u problemen heeft, kijk dan eens naar uw accreditatiebereik (of het accreditatiebereik van een ander laboratorium) en kies de meetfunctie die u zou willen testen.

Selecteer het meetbereik

Na het selecteren van de meetfunctie kiest u een meetbereik om te testen. Dit moet bestaan uit een gekozen beginmeetwaarde en een eindmeetwaarde; meestal van laag naar hoog.

Ik raad u aan een meetbereik te kiezen dat wordt vermeld in het toepassingsgebied van uw accreditatie of in de specificaties van de fabrikant van de apparatuur.

Selecteer de testpunten

Nu u een meetbereik hebt gespecificeerd, is het tijd om de testpunten voor uw herhaalbaarheidstest te selecteren.

Als u ervan uitgaat dat uw meetfunctie lineair is, moet u twee testpunten binnen het meetbereik selecteren. Typisch moet dit een lage waarde en een hoge waarde zijn.

Enkele gangbare praktijken zijn om testpunten te selecteren die zich op 10% en 90% van het meetbereik of op 20% en 100% van het meetbereik bevinden. Voor de beste resultaten raad ik u aan twee kalibratiepunten langs het meetbereik te kiezen (indien beschikbaar).

Als u ervan uitgaat dat uw meetfunctie niet-lineair is, wilt u wellicht drie of meer testpunten selecteren om te evalueren. Dit helpt u om fouten als gevolg van de kromming van de meetfunctie te voorkomen.

Als u besluit om een herhaalbaarheidstest op drie of meer testpunten uit te voeren, probeer dan testpunten met een gelijke afstand te selecteren om modelleringsfouten in uw CMC-onzekerheidsvoorspellingsvergelijking te voorkomen.

Selecteer de methode

De volgende stap bij het uitvoeren van een herhaalbaarheidstest is het selecteren van de meetmethode of -procedure. U zult een methode of procedure willen kiezen die het beste weergeeft hoe het meetproces wordt uitgevoerd.

Een goede plaats om te beginnen is een testmethode of kalibratieprocedure te gebruiken die het beste uw meetproces weergeeft. Dit zal u helpen ervoor te zorgen dat u een meetproces evalueert dat u normaal gesproken in uw laboratorium zou uitvoeren.

Als u geen procedure hebt, probeer er dan een te schrijven voor uw proces. Zelfs als de procedure minimaal de stappen van het proces omvat, is het nog altijd beter dan niets. Bovendien zal het u helpen consistente resultaten te verkrijgen.

Selecteer de apparatuur

Na de gekozen methode selecteert u de apparatuur die wordt aanbevolen om uw meetproces uit te voeren. Zorg ervoor dat uw apparatuur voor gebruik gekalibreerd is en goed functioneert.

Voor de beste resultaten kiest u de meest nauwkeurige apparatuur die u ter beschikking staat. De apparatuur die u kiest, is van invloed op de resultaten. Kies dus de beste apparatuur.

Selecteer de operator

Selecteer een operator om de herhaalbaarheidstest uit te voeren. Kies een operator die gekwalificeerd en ervaren is in het uitvoeren van de test of meting.

Typisch is dat uw meest ervaren of gekwalificeerde operators de beste resultaten zullen opleveren.

U moet streven naar consistente herhaalbare resultaten. Kies daarom een operator die u zal helpen dit te bereiken.

Voer de herhaalbaarheidstest uit

Nu u al uw voorwaarden hebt vastgesteld, is het tijd om een herhaalbaarheidstest uit te voeren voor de meetfunctie, het meetbereik en de testpunten die u hebt geselecteerd met de methode, de apparatuur en de operator die u hebt geselecteerd.

Voer de stappen acht tot en met elf uit om een herhaalbaarheidstest uit te voeren.

Verzamel ‘n’ aantal monsters en noteer uw resultaten

Wanneer u een herhaalbaarheidstest uitvoert, moet u een bepaald aantal herhaalde monsters verzamelen. Doorgaans wordt aanbevolen dat u ten minste 20 tot 30 monsters verzamelt om statistisch significante resultaten te verkrijgen.

Het verzamelen van 20 tot 30 monsters is echter niet altijd praktisch voor elke test of meting. Verzamel in plaats daarvan het aantal monsters dat het meest geschikt is voor uw situatie en meetsysteem.

Als u slechts 5 monsters kunt verzamelen omdat het test- of meetproces tijdrovend of arbeidsintensief is, verzamel dan slechts 5 monsters. Als u 100 monsters kunt verzamelen omdat uw test- of meetproces snel en geautomatiseerd is, verzamel dan 100 monsters.

Verzamel alleen het aantal monsters dat het meest geschikt is voor uw situatie.

Analyseer uw resultaten

Nadat u monsters hebt verzameld, moet u uw gegevens analyseren met behulp van de variantieanalyse (ANOVA). Bereken het gemiddelde, de standaardafwijking en de vrijheidsgraden.

Als u een enkele reeks gegevens analyseert, gebruikt u de berekende standaardafwijking en de vrijheidsgraden in uw onzekerheidsbegroting.

Als u meerdere sets van gegevens analyseert, moet u de methode van gepoolde variantie gebruiken om de gepoolde standaardafwijking en vrijheidsgraden voor uw onzekerheidsbudget te berekenen.

Bewaar een record van uw resultaten (aanbevolen)

Altijd dat u gegevens verzamelt, is het een goed idee om een record van uw resultaten op te slaan. Dat is handig als u uw resultaten nog eens moet bekijken of vergelijken met andere herhaalbaarheidstestgegevens.

Ik raad u altijd aan om bestanden bij te houden van uw herhaalbaarheidstestgegevens. U hoeft echter geen dossiers bij te houden. In plaats daarvan kunt u gewoon Type A gegevens verzamelen elke keer dat u uw onzekerheidsbegrotingen bijwerkt. De keuze is aan u.

Voeg de resultaten toe aan uw onzekerheidsbudget

Tot slot voegt u de resultaten van uw herhaalbaarheidstests toe aan uw onzekerheidsbudgetten. Maak een post voor herhaalbaarheid en neem de standaardafwijking en de vrijheidsgraden in uw budget op.

Karakteriseer uw herhaalbaarheidsresultaten met een normale verdeling waarbij ‘k’ gelijk is aan één (d.w.z. k=1).

Voor stapsgewijze instructies leest u het onderstaande gedeelte: How to add Repeatability to Your Uncertainty Budget.

HOW MANY SAMPLES SHOULD YOU COLLECT

Een veel voorkomende vraag die mensen stellen bij het uitvoeren van een herhaalbaarheidstest is: “Hoeveel monsters moet ik verzamelen?”

Het antwoord is: “Zoveel als praktisch mogelijk is.”

Als algemene vuistregel wordt doorgaans aanbevolen 20 tot 30 monsters te verzamelen om statistisch verantwoord te zijn. Deze regel is echter niet op elk scenario van toepassing.

Als u gebruik maakt van automatisering en de mogelijkheid hebt om in korte tijd 100 of meer monsters te verzamelen, verzamel dan 100 of meer monsters. Dat is praktisch voor uw test- of meetproces.

Als u een test of meting uitvoert die moeilijk of tijdrovend is, kan het moeilijk zijn om 20 tot 30 monsters te verzamelen. Daarom moet u minder monsters nemen. In deze situatie kan het praktischer zijn om slechts drie tot vijf monsters te verzamelen.

Zorg ervoor dat u het aantal monsters kiest dat geschikt is voor uw meetproces.

Denk er niet te veel over na. Begin met 20 monsters en pas het aantal verzamelde monsters naar behoefte aan op basis van uw situatie.

Wilt u uw resultaten manipuleren om een gewenste foutmarge (d.w.z. standaardafwijking) te bereiken, gebruik dan de onderstaande formule;

Hoe te berekenen
1. Kies het gewenste betrouwbaarheidsniveau (z).
2. Kies de gewenste foutenmarge (MOE).
3. Vermenigvuldig het resultaat van stap 1 met de waarde van de standaardafwijking van de steekproefverzameling.
4. Deel het resultaat door de in stap 2 gekozen foutenmarge.
5. Vierkant het in stap 4 berekende resultaat.

HOW TO COLLECT REPEATED SAMPLES

Bij het uitvoeren van een herhaalbaarheidstest raken sommige mensen in de war over hoe zij herhaalde monsters moeten verzamelen. Zij geloven dat zij moeten;

1. Een test opzetten,
2. Een resultaat verzamelen,
3. De opzet afbreken, en
4. Het proces ‘n’ aantal keren herhalen.

Dit is niet waar.

Het uitvoeren van een herhaalbaarheidstest volgens dat proces zou rigoureus en tijdrovend zijn.

Bedenk in plaats daarvan hoe u de gegevens gemakkelijker en sneller zou kunnen verzamelen als u dit proces zou volgen;

1. Zet een test op,
2. Verzamel een resultaat,
3. Herhaal ‘n’ aantal keren, en
4. Breek de opzet af.

Als u dit proces volgt, zou u een herhaalbaarheidstest veel sneller kunnen afronden. Dus, om de herhaalbaarheid minder rigoureus te testen, zorg ervoor dat u herhaalde monsters over een korte periode heen verzamelt.

Als uw meetapparatuur herhaaldelijk resultaten bemonstert en het scherm ververst, verzamel dan ‘n’ aantal weergegeven resultaten rug aan rug over een korte periode.

Als uw meetapparatuur handmatige bemonstering vereist, herhaalt u het proces steeds weer totdat u het gewenste aantal monsters hebt verzameld.

Breek uw testopstelling niet bij elk monster af en herhaal het. Dat proces zou eigenlijk een vorm van reproduceerbaarheidstests zijn, niet herhaalbaarheidstests.

Hoe REPEATABILITEIT BEREKEN (ENKELE TEST)

Het analyseren van de resultaten van een enkele herhaalbaarheidstest is vrij eenvoudig. Bereken gewoon het gemiddelde, de standaardafwijking en de vrijheidsgraden.

1. Bereken het gemiddelde,
2. Bereken de standaardafwijking,
3. Bereken de vrijheidsgraden.

In de onderstaande paragrafen leert u hoe u deze berekeningen in Excel uitvoert.

Bereken het gemiddelde met Excel

Hoe berekenen
1. Selecteer een cel om het gemiddelde te berekenen.
2. Typ “=AVERAGE(” in de cel.
3. Selecteer de cellen die uw resultaten bevatten.
4. Typ “)” en druk op de “Enter”-toets.

Bereken de standaardafwijking met behulp van Excel

Hoe te berekenen
1. Selecteer een cel om de standaardafwijking te berekenen.
2. Typ “=STDEV(” in de cel.
3. Selecteer de cellen die uw resultaten bevatten.
4. Typ “)” en druk op de “Enter”-toets.

Vrijheidsgraden berekenen met Excel

Hoe te berekenen
1. Selecteer de cel waarin u de resultaten wilt berekenen.
2. Selecteer een cel om de vrijheidsgraden te berekenen.
2. Typ “=COUNT(” in de cel.
3. Selecteer de cellen met uw resultaten.
4. Typ “)-1” en druk op de “Enter”-toets.

Hoe REPEATABILITEIT BEREKENENEN (MEERDERE TESTS)

Het analyseren van de resultaten van een aantal herhaalbaarheidstests is ingewikkelder. U kunt geen gemiddelde standaardafwijking berekenen, dus moet u ze samenvoegen met behulp van de methode van de gepoolde variantie.

1. Bereken het gemiddelde,
2. Bereken de standaardafwijking,
3. Bereken de vrijheidsgraden,
4. Bereken de gepoolde standaardafwijking.

Bereken het gemiddelde met Excel

Hoe te berekenen
1. Selecteer een cel om het gemiddelde te berekenen.
2. Typ “=AVERAGE(” in de cel.
3. Selecteer de cellen die uw resultaten bevatten.
4. Typ “)” en druk op de “Enter”-toets.

Bereken de standaardafwijking met behulp van Excel

Hoe te berekenen
1. Selecteer een cel om de standaardafwijking te berekenen.
2. Typ “=STDEV(” in de cel.
3. Selecteer de cellen die uw resultaten bevatten.
4. Typ “)” en druk op de “Enter”-toets.

Vrijheidsgraden berekenen met Excel

Hoe te berekenen
1. Selecteer de cel waarin u de resultaten wilt berekenen.
2. Selecteer een cel om de vrijheidsgraden te berekenen.
2. Typ “=COUNT(” in de cel.
3. Selecteer de cellen met uw resultaten.
4. Typ “)-1” en druk op de “Enter”-toets.

Bereken de gepoolde standaardafwijking met behulp van Excel

4a. Bereken de gewogen variantie

Hoe berekenen
1. Selecteer een cel om de gewogen variantie (d.w.z. SS) te berekenen.
2. Typ “=CELL1*CELL2^2” in de cel.
3. Kopieer en Plak de functie in andere cellen.

4b. Bereken de totale gewogen variantie

Hoe berekenen
1. Selecteer een cel om de totale gewogen variantie te berekenen.
2. Typ “=SUM( ” in de cel.
3. Selecteer de cellen die uw resultaten bevatten.
4. Typ “)” en druk op de “Enter”-toets.

4c. Bereken de totale vrijheidsgraden

Hoe te berekenen
1. Selecteer een cel om de totale vrijheidsgraden te berekenen.
2. Typ “=SUM( ” in de cel.
3. Selecteer de cellen die uw resultaten bevatten.
4. Typ “)” en druk op de “Enter”-toets.

4d. Bereken de gepoolde standaardafwijking

Hoe berekenen
1. Selecteer een cel voor de berekening van de gepoolde standaardafwijking.
2. Typ “=SQRT( ” in de cel.
3. Selecteer de cel met de totale gewogen variantie (d.w.z. ESS).
4. Typ “/ ” voor de delingsfunctie.
5. Selecteer de cel met de totale vrijheidsgraden (d.w.z. EDOF).
6. Typ “)” en druk op de “Enter”-toets.

De gepoolde standaardafwijking wordt uw waarde voor herhaalbaarheid, en de totale vrijheidsgraden worden uw waarde voor vrijheidsgraden.

HOW TO ADD REPEATABILITY TO YOUR UNCERTAINTY BUDGET

Nadat u een herhaalbaarheidstest hebt uitgevoerd en uw gegevens hebt geanalyseerd, wilt u de resultaten toevoegen aan uw onzekerheidsbudget.

Om deze taak uit te voeren, volgt u gewoon de stapsgewijze instructies die hieronder worden vermeld. De instructies moeten werken voor elke ISOBudgets onzekerheid budget calculators en de meeste onzekerheid budget calculators aangeboden door andere organisaties.

Als u niet beschikt over een onzekerheid budget calculator, kunt u er een hier kopen.

Toevoeging van een regel aan uw onzekerheidsbudget voor herhaalbaarheid,

Invoeren van uw gevoeligheidscoëfficiënt voor herhaalbaarheid (meestal “1”),

Invoeren van uw onzekerheidswaarde (d.w.z. standaardafwijking) toe aan het onzekerheidsbudget,

Maateenheid invoeren,

Voer het type onzekerheid in (meestal “A”),

Kies de “normale” kansverdeling,

Kies de deler waarbij k=1,

Voeg uw vrijheidsgraden in.

REPEATABILITEITSTEST CHECKLIST & CALCULATOR

Bent u klaar om een herhaalbaarheidstest uit te voeren?

Als dat het geval is, pak dan de checklist voor herhaalbaarheidstests en de rekenmachine. De checklist geeft een samenvatting van alle instructies in deze gids, en de calculator helpt u bij het analyseren van uw resultaten, zodat u de herhaalbaarheid sneller kunt berekenen.

Klik gewoon op de knop hieronder om te downloaden.

Klik hier om de herhaalbaarheidstest cheatsheet & calculator gratis te downloaden!

CONCLUSIE

Het uitvoeren van een herhaalbaarheidstest is de meest gebruikte methode om type A onzekerheidsgegevens te verzamelen. Als uw laboratorium ISO/IEC 17025-geaccrediteerd is of van plan is geaccrediteerd te worden, moet u herhaalbaarheidstests uitvoeren en de resultaten opnemen in uw onzekerheidsbegrotingen.

In deze gids hebt u geleerd hoe u een herhaalbaarheidstest uitvoert en de resultaten analyseert om de herhaalbaarheid van metingen te berekenen. Bovendien hebt u enkele aanvullende tips gekregen om het proces met meer vertrouwen te doorlopen.

Herhaalbaarheid berekenen is niet moeilijk, maar het is een taak die sommige mensen moeilijk vinden om uit te voeren. Gebruik de informatie en hulpmiddelen in deze gids om u te helpen de meetonzekerheid sneller in te schatten en u voor te bereiden op accreditatie.