Witam serdecznie. Tematem dzisiejszego odcinka będzie kwestia oznaczeń i interpretacji charakterystyk metrologicznych i błędów odnoszących się do przyrządów pomiarowych. Jako, że sytuacja w tym obszarze jest dość dynamiczna i kolejne aktualizacje norm przynoszą nam spore zmiany zmierzające w kierunku ujednolicenia i uproszczenia definicji i oznaczeń, postanowiłem wyłowić i zebrać w tekście najistotniejsze zmiany i trendy, z naciskiem na różnicę pomiędzy MPE a MPL.

Na blogu kilkakrotnie poruszałem kwestię oceny dokładności przyrządu pomiarowego w kontekście oceny stwierdzonego błędu i stwierdzenia na tej podstawie o jego przydatności do zamierzonego użycia. Przypomnę więc jedynie krótko, że ilościowa analiza odchyłek czy błędów opiera się na ocenie dwóch kluczowych parametrów stwierdzonych w trakcie wzorcowania/ sprawdzenia, a mianowicie na samym właśnie błędzie wskazania („accuracy” – dokładność: średnia wartość zmierzona minus wartość odniesienia) oraz rozrzucie wskazań („precision” – błąd powtarzalności: różnica między wskazaniem największym a najmniejszym z serii pomiarów). O ile weryfikacja na tej podstawie jest w wielu przypadkach zdecydowanie najważniejszym czynnikiem decydującym o zdolności przyrządu do realizacji procesów pomiarowych, to z pewnością nie jedynym, a i podstawy do zbudowania pełnego obrazu musimy mieć solidniejsze.

Podstawowymi normami, na których opiera się niniejszy wpis, będącymi źródłami aktualnych wymagań są:

• PKN-ISO/IEC Guide 99:2007 – Międzynarodowy słownik metrologii. Pojęcia podstawowe i ogóle oraz terminy z nimi związane (VIM)
• PN-EN-ISO 14978:2018 – Specyfikacja geometrii wyrobu (GPS). Pojęcia ogólne i wymagania dotyczące sprzętu pomiarowego do GPS

Charakterystyki metrologiczne

Czym jest charakterystyka metrologiczna? Otóż charakterystyką metrologiczną nazwiemy każdą cechę (charakterystykę) przyrządu pomiarowego, która może wpływać na wynik pomiaru w trakcie jego użytkowania. Każdy przyrząd z reguły będzie więc posiadał co najmniej kilka charakterystyk, które mogą podlegać kalibracji, i które to stają się składnikami niepewności pomiaru. Naturalnie charakterystyki metrologiczne mogą być zmierzone i wyrażone w jednostkach innych niż wskazania przyrządu (np. nacisk pomiarowy w N).

Od dobrych kilkunastu lat daje się zaobserwować trend zmierzający do redukcji charakterystyk metrologicznych tolerowanych w normach, a co za tym idzie wyznaczanych w trakcie sprawdzenia. Wystarczy przypomnieć sobie sprawdzenia ilu parametrów oczekiwały od nas stare dokumenty, np. dzienniki Głównego Urzędu Miar w odniesieniu choćby do suwmiarek. Ktoś poszedł po rozum do głowy i stwierdził, że pewne charakterystyki są od siebie zależne i przekroczenie jednej z nich finalnie wpłynie na błąd wskazania, a co za tym idzie nie pozostanie niezauważone. Jestem zwolennikiem tego kierunku i od dłuższego czasu zachęcam w trakcie szkoleń, aby do wyznaczania nietolerowanych już charakterystyk nie wracać, albo wracać dopiero gdy błąd wskazania nie spełnił naszego warunku MPE. Będzie to tak naprawdę stwierdzenie źródła problemu ułatwiające potencjalną adiustację (lub decydujące o wycofaniu narzędzia).

Sprawa dla mnie jest jasna i uważam – podążając za normami zresztą, że brak wymagań oznacza zgodność (mowa o usunięciu charakterystyki z grona tolerowanych przez normę).

MPE a MPL

Termin MPE jest już mocno zakorzeniony w naszym słownictwie, aczkolwiek nie każdy interpretuje go właściwie. MPE (Maximum Permissible Error – Największy dopuszczalny błąd pomiaru) jest to maksymalna wartość błędu dla danego przyrządu pomiarowego określona w specyfikacji. Najprościej mówiąc, aby stwierdzić, czy błąd danego przyrządu mieści się w granicy ustalonej jako MPE, wartość błędu (dochodzi jeszcze kwestia niepewności pomiaru, ale o tym później) w żadnym z punktów pomiarowych w trakcie sprawdzenia nie może przekroczyć wartości ustalonej jako MPE dla danego zakresu lub przedziału.

UWAGA!

MPE to nie największa znaleziona w trakcie sprawdzenia wartość błędu przyrządu.

MPE to granica, której ów znaleziony błąd nie może przekroczyć, jeśli oczywiście do MPE w ogóle się w trakcie weryfikacji odnosimy. W praktyce jednak zawsze tak jest, bo jeśli stosujemy wewnętrzne wymagania odnośnie przyrządów pomiarowych, to zmienia się tylko tyle, że sami ustalamy MPE dla danego narzędzia. Inaczej mówiąc: w trakcie wzorcowania nie wyznaczamy MPE, a sprawdzamy, czy błąd znaleziony jest od MPE mniejszy czy też nie.

MPL to skrót od Maximum Permissible Limit (Największa dopuszczalna odchyłka) i został wprowadzony dla ustalenia granic dopuszczalnych dla charakterystyk innych niż błąd wskazań. MPL nie odnosi się zatem do wskazania urządzenia, a do innych charakterystyk np. nacisku pomiarowego czy wymiaru wzorca.

W najnowszych wydaniach norm do oznaczania charakterystyk metrologicznych stosowane są więc wyłącznie skróty MPE i MPL wzbogacone on oznaczenie dodatkową literą w indeksie dolnym. I tak na przykład w DIN 863-1:2017 (porównajcie tutaj) spotkamy skróty MPE_E oraz MPE_J na oznaczenie błędu wskazań przy pełnym i częściowym styku powierzchni pomiarowych, oraz MPL dla oznaczenia zakresu dopuszczalnego nacisku pomiarowego. Naturalnie w zależności od narzędzia charakterystyki będą się różnić, jednak podział na MPE i MPL pozostanie dla wszystkich urządzeń wskazujących.

Osobiście cieszę się z faktu wyeliminowania różnych oznaczeń stosowanych dotychczas, czy też na powiązanie oznaczeń z jedną z dwóch powyższych grup. Stosowane do tej pory oznaczenia E, G, R, f i tym podobne dla mnie przynajmniej nie zapewniały czytelności i jednoznaczności.