Разработка и исследование методов оценивания результатов измерений в новых метрологических задачах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.15, доктор технических наук Чуновкина, Анна Гурьевна

• Чуновкина, Анна Гурьевна
• доктор технических наук
• 2010

Оглавление диссертации доктор технических наук Чуновкина, Анна Гурьевна

Введение

Глава 1. Оценивание данных ключевых сличений национальных эталонов

1.1 Оценивание данных ключевых сличений Международного Комитета по Мерам и Весам

1.1.1 Задачи ключевых сличений национальных эталонов, 12 классификация сличений

1.1.2 Альтернативные подходы к выражению степени 18 эквивалентности эталонов

1.1.3 Оценивание данных ключевых сличений при наличии дрейфа 23 транспортируемого эталона сравнения

1.1.4 Байесовский подход к оцениванию систематических смещений 3 О результатов измерений в лабораториях

1.2 Оценивание данных региональных ключевых сличений ^

1.2.1 Два подхода к интерпретации и оцениванию данных региональных ключевых сличений

1.2.2 Уравнение связи ЯМО - С1РМ КС. Оптимизация алгоритма оценивания степеней эквивалентности

1.2.3 Различные принципы трансформирования результатов региональных ключевых сличений и сравнительный анализ соответствующих алгоритмов

1.2.4 Оценивание систематических смещений в результатах 51 измерений участников региональных ключевых сличений

Глава 2. Оценивание результатов измерений при калибровке мер и измерительных приборов

2.1 Оценивание неопределенности измерений при калибровке мер и измерительных приборов в точках диапазона измерений

2.1.1 Составление уравнения измерений

2.1.2 Оценивание неопределенностей входных величин

2.1.3 Оценивание метрологических характеристик СИ и соответствующих неопределенностей. Представление результатов калибровки.

2.2 Оценивание калибровочных функций измерительных приборов.

2.2.1 Выбор модели калибровочной функции /(X)

2.2.2 Планирование измерительного эксперимента при построении калибровочных функций измерительных приборов

2.2.3 Оценивание параметров калибровочной функции. Метод наименьших квадратов оценивания параметров линейной зависимости в случае активного эксперимента.

Глава 3. Оценивание точности результатов измерений при использовании программного обеспечения для обработки измерительной информации.

3.1 Источники неопределенности и способы их оценивания при использовании программ обработки данных для получения результата измерения

3.1.1 Спецификация программного обеспечения

3.1.2 Источники неопределенности. Оценивание и контроль составляющих суммарной неопределенности

3.1.3 Вычисление трансформированной неопределенности

3.1.4 Задачи тестирования программного обеспечения 3.2 Применение методологии аттестации алгоритмов обработки данных при аттестации программного обеспечения

3.2.1 Схема аттестации алгоритмов обработки экспериментальных данных при измерениях

3.2.2 Пример. Аттестация алгоритмов определения информативных параметров аналитических сигналов

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и исследование методов оценивания результатов измерений в новых метрологических задачах»

На рубеже XX и XXI веков произошли коренные изменения в методах и структуре обеспечения единства измерений в мире, вызванные необходимостью кардинального снижения влияния существующих барьеров, препятствующих развитию международной торговли, охране здоровья, защите окружающей среды, кооперации в промышленности и т.д Современное развитие метрологии в полной мере отвечает процессам глобализации, происходящим в мире. Новый этап в построении международной системы измерений вполне обосновано связывают с подписанием 14 октября 1999 г. директорами национальных метрологических институтов "Договоренности о взаимном признании национальных измерительных эталонов и сертификатов калибровки, выдаваемых национальными метрологическими институтами" (MRA) [153].

Реализация Договоренности является одной из первоочередных задач отечественной метрологии, решение которой позволит обеспечить дальнейшее широкое международное сотрудничество, конкурентоспособность отечественной продукции и независимость Российской системы обеспечения единства измерений.

Договоренность определяет объективную основу для взаимного признания результатов измерений, которой, прежде всего, являются результаты ключевых сличений национальных эталонов и системы менеджмента качества национальных мегрологических институтов.

Показателем уровня выполнения измерений в стране являются строки калибровочных и измерительных возможностей, которые национальный метрологический институт представляет в базу данных Международного Бюро Мер и Весов по результатам региональной и межрегиональной экспертиз.

Регулярно проводимые ключевые сличения национальных эталонов образуют верхние звенья иерархической системы межлабораторных сличений, направленных на экспериментальное подтверждение качества измерений в лабораториях-участницах сличений. На верхнем уровне международных сличений стоят ключевые сличения национальных первичных эталонов, в ходе которых устанавливается степень эквивалентности эталонов и подтверждаются измерительные и калибровочные возможности (CMC), заявляемые этими институтами. Следующий уровень образуют региональные ключевые сличения национальных эталонов, которые распространяют эквивалентность эталонов на те национальные институты, которые не участвовали в сличениях высшего уровня, через результаты связующих институтов.

Новый этап в международном сотрудничестве по формированию международной системы измерений требует выработки единого метрологического языка, унифицированных процедур обработки результатов измерений и оценивания точности, согласованных критериев оценки качества результатов измерений и калибровок.

Определенные шаги в этом направлении уже сделаны, и они определяют дальнейшее направление исследований:

• вышла третья редакция международного словаря по метрологии [156], в которой нашла отражение новая терминология, связанная с ключевыми сличениями, современным пониманием измерения, опорного значения измеряемой величины, соотношения между погрешностями и неопределенностями измерений,

• продолжаются работы по совершенствованию методов вычисления неопределенности измерений, разработано Приложение 1 к Руководству по выражению неопределенности измерения (виМ) [155], касающееся использования метода Монте-Карло при трансформировании распределений вероятностей,

• разрабатываются и пересматриваются документы, касающиеся унификации алгоритмов оценивания неопределенности при калибровке, в том числе алгоритмов построения калибровочных зависимостей, проверке соответствия, гармонизации подходов к оцениванию точности измерений,

• разработано Руководство по проведению ключевых сличений, в печати и на международных конференциях широкого обсуждаются методы оценивания результатов ключевых сличений,

• разрабатываются методы проверки программного обеспечения, используемого в метрологии, международная и европейская организации по законодательной метрологии разработали ряд документов. На повестке дня стоит задача подготовки единого международного документа, касающегося разработки и применения программного обеспечения в метрологии.

Процесс гармонизации национальных систем эталонов и нормативных документов ставит перед Российской метрологией задачи интеграции отечественной системы в международную, в частности, целесообразно, чтобы гармонизация нормативных документов проводилась в соответствии с принципом сохранения целостности отечественной нормативной базы, ее развития на основе отечественного и международного опыта и основывалась на научных исследованиях и работах в международных метрологических организациях по законодательной метрологии [1,9, 15, 20, 33-36, 43].

Задачи планирования измерений, обработки результатов измерений и оценивания точности рассматриваются в теории измерительных процедур, являющейся разделом теоретической метрологии. Исследованиям в этой области посвящено большое количество публикаций, монографий [4-6, 12, 14, 16, 21, 30, 45, 49-52, 65, 71], создана система нормативных документов, относящихся к обработке результатов прямых, косвенных и совместных измерений [95-108]. Основным математическим аппаратом, используемым для оценивания результатов измерений, является теория вероятностей и математическая статистика [13, 17, 37-38, 40, 64]. Поэтому вопросы корректного применения статистических методов в метрологии традиционно вызывают повышенный интерес специалистов по теории вероятностей и математической статистики, работающих в метрологии.

При выборе алгоритма обработки результатов измерений приходится учитывать два противоречащих друг другу требования. С одной стороны, требование унификации методов обработки данных, которое следует из общей задачи обеспечения единства измерений. На практике это требование реализуется в регламентации в нормативных документах ограниченного числа алгоритмов. С другой стороны выполнение требования повышения точности ведет к уточнению модели экспериментальных данных в каждом конкретном случае и поиску оптимального алгоритма, т.е расширению множества используемых алгоритмов.

Вопросы построения и обоснования моделей экспериментальных данных плохо поддаются формализации. Извечными «узкими местами» при обработке данных являются постулирование закона распределения результатов измерений априори, обоснование способа суммирования систематических и случайных погрешностей, оценивание погрешности линеаризации уравнений измерений. Решение этих вопросов по-прежнему является актуальной задачей.

Отмеченное выше противоречие при выборе алгоритма обработки данных было во многом преодолено разработкой методологии аттестации алгоритмов обработки результатов измерений, при которой регламентируемые характеристики качества алгоритмов оцениваются на наборе типовых моделей экспериментальных данных [12, 14, 62-63, 73, 114]. Принцип аттестации алгоритмов в полной мере соответствует метрологическому подходу к аттестации методик измерения, калибровке средств измерений, состоящему в проверке на эталоне. Методология аттестации алгоритмов обработки данных при измерениях естественным образом распространяется и на аттестацию программ, где, однако, следует отметить и другие подходы [8, 31, 59].

В 1993 г. под эгидой семи международных организаций: Международный Комитет по Мерам и Весам (МКМВ), Международная Электротехническая Комиссия (МЭК), Международная Организация по Стандартизации (ИСО), Международная Организация по Законодательной Метрологии (МОЗМ), Международный Союз по Чистой и Прикладной Физике, Международный Союз по Чистой и Прикладной Химии и Международная Федерация Клинической Химии, было издано "Руководство по выражению неопределенности измерения" [48, 154]. Появление Руководства явилось стимулом активизации работ в области теоретической, практической метрологии и стандартизации.

В области теоретической метрологии происходит переосмысление и обсуждение «на новом витке спирали» основ корректного применения методов теории вероятностей и математической статистики при обработке результатов измерений и оценивания точности, вопросов построения моделей, описывающих взаимосвязь измеряемой величины с непосредственно измеряемыми величинами, другими влияющими величинамим и оценки степени адекватности этих моделей, а также разработка новых методов для оценивания данных ключевых сличений, совершенствования методов обработки данных при калибровке средств измерений, использования неопределенности измерения в задачах принятия решений, в частности, при проверке соответствия [7, 10, 19, 22-26, 44, 60, 69-70, 128, 132-135, 137-138, 142-144, 150].

Результаты работ в области теоретической метрологии также являются толчком к дальнейшему развитию концепции GUM [113, 155]. В результате чего Руководство обрастает Приложениями, дополняющими, расширяющими и корректирующими его применение. На данный момент подготовлено и выпущено Приложение 1 к «Руководству по выражению неопределенности измерения» - Трансформирование распределений с использованием метода Монте-Карло, которое расширяет этот документ на нелинейные модели измерений и распределения, отличные от нормального. В процессе разработки приложения, рассматривающие модели с произвольным числом выходных величин, вопросы формализованного построения моделей измерений, использование неопределенности в прикладных задачах, в частности, при проверке соответствия.

На сегодняшний день основными направлениями внедрения концепции неопределенности на уровне эталонных измерений являются задача оценивания результатов международных сличений национальных эталонов с целью установления степени их эквивалентности и задача обработки результатов измерений при калибровке средств измерений. Одной из целей разработки Руководства являлась унификация процедур обработки и представления результатов измерений при сличениях эталонов. Однако с подписанием Договоренности о взаимном признании, которая ввела новые понятия опорного значения, степени эквивалентности, сформулировала задачу связи ключевых сличений разного уровня с целью обеспечения прослеживаемости к опорному значению, проблема разработки методологии оценивания данных ключевых сличений существенно вышла за рамки только задачи оценивания результатов измерений на основе концепции неопределенности.

Непрекращающийся поток публикаций по проблеме оценивания данных ключевых сличений, прежде всего в журнале Metrología, за период, истекший с момента подписания Договоренности свидетельствует об ее актуальности [41, 61, 66, 72, 94, 124-127, 129, 131, 139, 141, 145-149, 151-152]. До сегодняшнего дня нет единого мнения по вопросам трактовки понятий опорного значения ключевых сличений, степени эквивалентности эталонов, связи ключевых сличений разного уровня.

Задача калибровки средств измерений традиционно является основной в обеспечении передачи размера единицы от первичного эталона рабочим средствам измерений. Повышенный интерес к этой задаче сегодня вызван новыми требованиями к разработке методик калибровки в части представления модели измерения, бюджета неопределенности и суммарной неопределенности измерений. Математический аппарат оценивания результатов измерения различен для случая построения калибровочной зависимости и для калибровки в точках диапазона измерений. В первом случае используют методы регрессионного анализа, что позволяет достичь формализации при рассмотрении различных моделей зависимостей. Исчерпывающее рассмотрение вопросов построения калибровочных зависимостей средств измерений можно найти в [50, 100]. При рассмотрении задачи калибровки в точках диапазона измерений основные сложности возникают при формировании уравнения измерений и при оценивании составляющих суммарной неопределенности.

Вышесказанное подтверждает актуальность темы исследования данной работы, которая посвящена разработке и совершенствованию методов оценивания результатов измерений в новых метрологических задачах или традиционных задачах, которые на современном этапе требуют новых подходов к анализу и оцениванию результатов измерений, построению модели измерений и планированию измерительного эксперимента. В работе решались следующие задачи:

1. Сравнительный анализ целей и задач иерархической системы межлабораторных сличений с целью выявления специфических особенностей ключевых сличений национальных эталонов, существенных для выбора подхода к оцениванию экспериментальных данных.

2. Разработка методов и алгоритмов оценивания данных ключевых сличений национальных эталонов для установления степени эквивалентности, в том числе при ограниченной априорной информации и нарушении стабильности транспортируемого эталона сравнения.

3. Разработка методов оценивания результатов региональных ключевых сличений с целью обеспечения их прослеживаемости к КСЮ/.

4. Сравнительный анализ подходов к оцениванию погрешности и неопределенности измерения для выражения точности измерений и путей внедрения подхода, основанного на неопределенности измерения, в отечественные нормативные документы.

5. Разработка и совершенствование методов и процедур оценивания результатов измерений при калибровке средств измерений на основе концепции неопределенности измерений и статистических методов планирования эксперимента.

6. Исследование методов учета неопределенности измерений в задачах принятия решений на основе измерительной информации.

7. Исследование методов оценивания и контроля точности результатов измерений при использовании программного обеспечения на основе методологии аттестации алгоритмов обработки данных при измерениях.

В Первой главе проводится анализ понятия эквивалентности эталонов, методов определения опорного значения и степени эквивалентности. Обсуждаются цели и задачи ключевых сличений национальных эталонов, различные интерпретации понятий опорного значения ключевых сличений и эквивалентности эталонов. Предлагаются альтернативные подходы к определению степени эквивалентности эталонов и опорного значения, разрабатываются методы их оценивания на основе модели смеси распределений вероятностей [46, 67-68, 81-83, 85-86, 93, 117-118]. Рассматривается задача оценивания данных ключевых сличений при наличии дрейфа эталона сравнения, предложены и проанализированы алгоритмы оценивания дрейфа в случае модели линейного скачкообразного дрейфа [84, 93]. Предлагаются и исследуются методы оценивания систематических смещений результатов измерений лабораторий, участвующих в ключевых сличениях, на основе Байесовского анализа [91, 93, 123]. Исследуется задача связи региональных сличений с ключевыми сличениями Международного Комитета по Мерам и Весам (С1РМ), анализируются различные критерии обеспечения прослеживаемости к опорному значению ключевых сличений С1РМ. Обосновывается общий вид уравнения связи результатов региональных сличений со сличениями С1РМ, при котором обеспечивается минимум неопределенности установления степени эквивалентности [93, 109, 130, 136]. Анализ целей и задач построения иерархической системы межлабораторных сличений, где на верхнем уровне стоят ключевые сличения национальных эталонов, вынесен в Приложение 1 [2-3, 11, 18, 27, 29, 120].

Во Второй главе рассматриваются задачи оценивания результатов измерений и планирования измерительного эксперимента, возникающие на этапе разработки, исследования (проверки пригодности) и применения методик калибровки средств измерений (СИ). Разработана поэтапно структурированная процедура оценивания точности при калибровке средств измерений на основе концепции неопределенности измерений. Предлагаются и анализируются подходы к построению уравнений измерений и выбору вида калибровочной зависимости измерительных приборов; систематизированы основные типичные источники неопределенности и получены оценки стандартных неопределенностей на основе имеющейся априорной информации. Исследуется задача планирования измерительного эксперимента при построении калибровочных зависимостей, рассматриваются различные подходы к построению плана эксперимента, проводится сравнение равномерного, точных и оптимального планов при линейной и квадратичной зависимостях. Получен оптимальный план для линейной зависимости при возможной неадекватности модели. Дшотся рекомендации по выбору числа калибровочных точек, числа параллельных измерений в точке и требований к точности калибровочных точек для различных моделей систематических погрешностей [55, 74-76, 119]. Вопросы сопоставления подходов погрешности и неопределенности при выражении точности измерений, анализ путей внедрения концепции неопределенности в отечественную систему нормативных документов и использования ее при определении метрологических характеристик средств измерений вынесены в Приложение 2 [32, 53-54, 56-58, 78-79, 88, 92, 116]. Рассмотрение проблемы учета неопределенности в задачах принятия решений на основе результатов измерений на примере контроля значений параметра вынесено в Приложение 3 [80, 87, 121-122].

В Третьей главе исследуется задача оценивания и контроля точности результатов измерений при использовании программ обработки экспериментальных данных. Анализируются составляющие суммарной неопределенности измерения и способы их количественного учета и контроля на основе методологии аттестации алгоритмов обработки результатов измерений и различных способов вычисления неопределенности измерения [42, 59, 89, 111]. Приводятся результаты метрологической аттестации группы алгоритмов определения экстремальных значений аналитических сигналов в области физико-химических измерений [28, 47, 77, 115].

В Приложение 4 вынесен перечень используемых обозначений и сокращений. В результате проведенных работ с использованием математического аппарата теории вероятности и математической статистики получены следующие новые научные результаты, выносимые на защиту:

1. На основе анализа понятия опорного значения ключевых сличений и эквивалентности национальных эталонов предложены альтернативные подходы к определению степеней их эквивалентности и разработаны способы вычисления опорного значения и степени эквивалентности с использованием смеси распределений вероятностей, а также алгоритмы оценивания данных ключевых сличений эталонов при наличии дрейфа значений эталона сравнения. Разработанные процедуры оценивания данных ключевых сличений национальных эталонов могут быть применимы при ограниченной априорной информации и нарушении условий, обеспечивающих стабильность транспортируемого эталона сравнения.

2. Исследована и решена задача установления связи региональных ключевых сличений со сличениями Международного Комитета по Мерам и Весам с использованием различных критериев оптимизации. Обоснован общий вид уравнения связи, минимизирующий неопределенность установления степени эквивалентности национальных эталонов.

3. Разработан новый метод оценивания систематических смещений результатов измерений лабораторий - участников межлабораторных сличений на основе Байесовского анализа. Получены оценки смещений как в общем виде, так и в виде конкретных формул для нормального закона распределения.

4. Предложена поэтапно структурированная процедура оценивания результатов измерений при разработке и применении методик калибровки средств измерений, основанная на концепции неопределенности и статистических методах планирования измерительного эксперимента.

5. Решена задача оценивания точности результатов измерений, получаемых с применением программного обеспечения обработки экспериментальных данных. Обоснована ключевая роль методологии аттестации алгоритмов обработки данных при тестировании программного обеспечения по принципу «полупрозрачного ящика». Получены оценки точностных характеристик группы алгоритмов оценивания информативных параметров сигналов аналитических приборов в области физико-химических измерений.

Основные материалы диссертации достаточно полно изложены и отражены в трех монографиях (одна написана без соавторов), тридцати четырех статьях и докладах (двадцать пять из них входят в список журналов, рекомендуемых ВАК), семнадцати материалах всероссийских и международных конференций, а также в девяти научно-технических отчетах по НИР, выполненных во ВНИИМ им.Д.И.Менделеева.

По результатам работы были представлены, обсуждены и одобрены доклады на следующих международных и всероссийских конференциях: Международной школе «Современные фундаментальные проблемы и прикладные задачи теории точности и качества машин, приборов, систем» (СПб, 1998, 2002,2003), Euro Conference on Advanced Mathematical and Computational Tools in Metrology (Berlin 1996, London 1999, Lisbon 2000, Torino 2003, Paris 2008);Workshop "Data Analysis of Interlaboratory Comparisons" (PTB, Berlin, Germany, 2002); XYIIIMEKO World Congress (Dubrovnik, Croatia, 2003); X IMEKO TC7 International symposium on advances of measurement science (2004, St.Petersburg); BIPM Workshop "The impact of information technology in metrology" (2005 AIST, Japan, 2007 PTB, Germany); Workshop "Trends in Uncertainty Evaluation and Interlaboratory Comparison Analysis" (2007, PTB, Berlin); Научном симпозиуме «Метрология и метрологично осигуряване» (Созопол, България 2008, 2009); Международном научно-техническом семинаре "Математическая, статистическая и компьютерная поддержка качества измерений" (СПб, 2000, 2002, 2004, 2006, 2009 г.г.)

Результаты диссертационной работы внедрены в десяти нормативных документах и широко используются в метрологической практике как в России, так и в странах СНГ и КООМЕТ.

Заключение диссертации по теме «Метрология и метрологическое обеспечение», Чуновкина, Анна Гурьевна

Выводы:

•Решена задача оценивания точности результатов измерений, получаемых с применением программного обеспечения обработки экспериментальных данных , в соответствии с Руководством по выражению неопределенности измерения и Приложения 1 к нему,

• рассмотрены задачи тестирования ПО при применении метода «полупрозрачного ящика », обосновано использование методов аттестации алгоритмов обработки результатов измерений как основного инструмента при валидации ПО,

•получены оценки точностных характеристик группы алгоритмов оценивания информативных параметров аналитических сигналов .

Заключение

В результате теоретических исследований, а также практической деятельности автора осуществлено обобщение работ в области оценивания результатов эталонных измерений, направленных на обеспечении реализации MRA, и сформулировано новая научная проблема, связанная с установлением степени эквивалентности национальных эталонов и оценивания калибровочных и измерительных возможностей национальных метрологических институтов.

В рамках решения этой проблемы разработаны и исследованы методы и алгоритмы установления степени эквивалентности национальных эталонов, реализации процедуры связи ключевых сличений разного уровня, планирования измерительного эксперимента и оценивания результатов измерений при калибровке средств измерений, оценивания точности результатов измерения при использовании программного обеспечения для реализации алгоритмов обработки экспериментальных данных.

Разработанные методы и алгоритмы оценивания результатов измерений используют, с одной стороны, методы вычисления неопределенности измерений и развивают их на основе байесовского статистического подхода, а, с другой, методологию аттестации алгоритмов обработки данных при измерениях.

Объективной основой взаимного признания результатов измерений и сертификатов калибровок являются:

• результаты участия национальных метрологических институтах в ключевых сличениях национальных эталонов, в ходе которых устанавливается степень эквивалентности эталонов и подтверждаются измерительные и калибровочные возможности,

• функционирование в НМИ систем менеджмента качества.

Международное метрологическое сообщество уделяет большое внимание разработке процедур оценивания результатов ключевых сличений, о чем говорят публикации в журнале Metrología и регулярные семинары под эгидой BIPM с привлечением ведущих метрологических институтов. На сегодняшний день продолжается дискуссия о самом понятии степени эквивалентности эталонов и алгоритмах се установления.

Практическим выходом ключевых сличений национальных, эталонов является подтверждение калибровочных и измерительных возможностей НМИ. Калибровочные и измерительные возможности оцениваются НМИ в результате разработки и оценивания методик измерений и калибровок, которые являются составной частью документов системы качества НМИ.

Калибровочные и измерительные возможности характеризуют уровень точности измерений, выполняемых НМИ, и выражаются в виде диапазонов измерений и соответствующих расширенных неопределенностей. Задача их оценивания требует решения ряда вопросов, связанных с планированием измерений, выбором модели измерения, разработке алгоритмов оценивания типичных составляющих неопределенности, а также в ряде случаев по результатам калибровки проверки соответствия установленным требованиям.

В результате проведенных работ получены следующие новые научные результаты:

1. Проведен сравнительный анализ целей и задач иерархической системы межлабораторных сличений с целыо выявления специфических особенностей ключевых сличений национальных эталонов, существенных при разработке подходов к оцениванию экспериментальных данных.

2. На основе анализа понятия эквивалентности эталонов, методов определения опорного значения и степени эквивалентности предложены альтернативные подходы к определению степени эквивалентности эталонов и разработаны алгоритмы вычисления опорного значения и степени эквивалентности с использованием смеси распределений вероятностей. Разработанные процедуры оценивания данных ключевых сличений национальных эталонов могут быть применимы при ограниченной априорной информации.

3. Разработаны алгоритмы оценивания данных ключевых национальных эталонов при наличии дрейфа значения эталона сравнения.

4. Исследована и решена задача установления связи региональных сличений со сличениями С1РМ; предложены и исследованы алгоритмы связи, основанные на различных принципах оптимизации. Обоснован общий вид уравнения связи результатов региональных сличений со сличениями С1РМ.

5. Предложен новый подход к оцениванию систематических смещений результатов участников межлабораторных сличений на основе Байесовского подхода. Получены оценки в общем виде и конкретные выражения для нормального закона распределений.

6. Разработана поэтапно структурированная процедура обработки результатов измерений и оценивания точности при калибровке средств измерений на основе концепции неопределенности измерений: предложены и проанализированы подходы к построению уравнений измерений и выбору вида калибровочной зависимости измерительных приборов; систематизированы основные типичные источники неопределенности и получены оценки стандартных неопределенностей на основе имеющейся априорной информации.

7. Для задачи планирования измерительного эксперимента при построении калибровочных зависимостей получен оптимальный план при построении линейной зависимости при возможной неадекватности модели и даны рекомендации по выбору числа калибровочных точек, числа параллельных измерений в точке и требований к точности калибровочных точек для различных моделей систематических погрешностей.

8. Исследована задача оценивания точности результатов измерений, получаемых с применением программного обеспечения обработки экспериментальных данных. Обоснована ключевая роль методологии аттестации алгоритмов обработки данных при тестировании ПО по принципу «полупрозрачного ящика». Получены оценки точностных характеристик группы алгоритмов оценивания информативных параметров сигналов аналитических приборов в области физико-химических измерений.

9. Проведена классификация задач принятия решений на основе результатов измерений. Исследованы возможности применения нецентральных распределений вероятностей при оценке критериев проверки гипотез, используемых при принятии решений.

10. Проанализированы различные подходы к формированию правила принятия решения при контроле параметра по результатам его измерения. Предложена функция потерь общего вида. Получены явные выражения условных рисков, даны рекомендации по формированию зоны допустимых значений результатов измерений контролируемого параметра.

11. На основе сравнительного анализа подходов погрешности и неопределенности измерений предложены пути внедрения концепции неопределенности в отечественную систему нормативных документов, в том числе при определении метрологических характеристик средств измерений.

Разработанные методы оценивания результатов измерений обеспечивают методическое сопровождения подготовки и участия Российских метрологических институтов в ключевых сличениях национальных эталонов в ходе реализации Договоренности о взаимном признании национальных измерительных эталонов и сертификатов измерений и калибровок, выдаваемых национальными метрологическими институтами.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Чуновкина, Анна Гурьевна, 2010 год

1. Александров Ю.И. Спорные вопросы современной метрологии в химическом анализе.- С.- Петербург: Изд. ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. 2003. - 304 с.

2. Александров Ю.И., Корчагина E.H., Чуновкина А.Г. Новое обобщение данных по теплоте сгорания высокочистого метана. // Измерительная техника. — 2002. — № 3. С. 30-34.

3. Болычевцев А.Д., Цапенко М.П., Шенброт И.М. Качество контроля. // Измерительная техника. — 1984. № 11. — С. 3-4.

4. Болычевцев А.Д., Цапенко М.П., Шенброт И.М. Качество отдельного результата контроля. // Измерительная техника. 1985 - № 2. - С. 11-13.

5. Бондаревский A.C. Метод оценки точности контроля, не требующий знания закона распределения контролируемого параметра. // Измерительная техника. — 2001. -№6. -С. 3-8.

6. Вёгер В. Информация об измеряемой величине как основа формирования функции плотности вероятности. // Измерительная техника. — 2003. № 9. -С. 3-8.

7. Вострокнутов H.H., Кузнецов В.П., Солопченко Г.Н., Френкель Б.А. Объект метрологической аттестации алгоритмов и программ обработки данных при измерениях. // Измерительная техника. 1990. — № 7.

8. Голубев Э.А. Неопределенность измерений и ГОСТ Р ИСО 5725. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. — 2007. № 6. - С. 63-68.

9. Голубев Э.А. Сопоставление различных подходов к оценке неопределенности измерений. // Измерительная техника. — 2008. — №3. — С. 6-9.

10. Горобей В.Н., Чуновкина А.Г., Садковская И.В., Крч-Турба Я., Ширицова А. Сличения национальных эталонов единицы давления России и Словакии в диапазоне 1-1000 Па. // Измерительная техника. — 1995. — № 4. С. 2.

11. Грановский В.А., Сирая Т.Н. Методы обработки экспериментальных данных данных при измерениях. JL: Энергоатомиздат. Ленингр. отд., 1990. 288 с.

12. Джонсон Н., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке; пер с англ. Изд-во «Мир», Москва, 1980.14.