Kerekasztal a metrológiáról
 

Kezdetben vala a mérnök és a metrológus -
és a kettő egy vala 

    Auditor: A kezemben lévő kalibrálási bizonyítványban kétféle adatot is feltüntettek a mérési bizonytalanság magadása rovatben. Az egyik adat "a helyes érték megadásának bizonytalansága" , a másik adat pedig "a kalibrálás teljes bizonytalansága,beleszámítva a kalibrált eszköz saját becsült bizonytalanságát is" . Mivel indokolják ezt a fajta nyilatkozatot ?

    Mérnök: Hadd térjek vissza a metrológus szakértő úrral múltkor folytatott beszélgetésünkre, annak is arra a részére, amelyben az hangzott el, hogy "a kalibrálási bizonyítványban megadott bizonytalanság...a laboratórium kalibrálási szolgáltatásának minőségét jellemzi". Ezt szem előtt tartva és ezzel egyetértve, úgy gondoljuk, hogy a szolgáltatás minőségének egyik legjellemzőbb adata a "helyes érték bizonytalansága", ami a vizsgáló jelforrás saját bizonytalanságából + az etalon saját bizonytalanságából + külső zavaró hatások okozta esetleges bizonytalansági növekményekből tevődik össze. Például, amikor azt írjuk a "helyes érték megadásának bizonytalansága" rovatba, hogy az 0,002 mA vagy 0,005%, akkor azzal azt fejezzük ki, hogy laboratóriumunkban a szóbanforgó kalibrálás során pl. a 16 mA-as vizsgáló jelet ekkora standard bizonytalansággal tudtuk előállítani, és "rákapcsolni" a kalibrálandó eszköz bemenetére. Igazán ez jellemzi kalibrálásunk minőségét ( jóságát, pontossságát stb.)!

Mivel az EA(L) dokumentumokból az is kiolvasható, hogy a kalibrálandó eszköz saját hibáit bele kellhet (valamilyen módon) számítani a kalibrálás egészének eredő bizonytalanságába, a másik nyilatkozatot ezért szerepeltetjük a bizonyítványban. Ugyanakkor az a véleményünk, hogy ez az adat- különösen viszonylag nagy alaphibájú ipari mérőeszközöknél - többet árt, mint használ,mert a felhasználó helytelen következtetést vonhat le belőle, vagy egyszerűen nem érti. Mondok egy példát: ha egy kapcsolótáblába épített voltmérőről, amelynek osztálypontossága 1,5, olyan bizonyítványt adok ki,a melyben az szerepel, hogy a kalibrálás (kiterjesztett) bizonytalansága pl. 0,8 % - akkor ez sem azt nem jelenti, hogy a laboratóriumunk "csak ilyen pontosan tudta megállapítani" annak a feszültségnek az értékét, amellyel a vizsgált munkapontban a V-mérőt ellenőrízte, sem azt, hogy a műszer felhasználója ilyen értékű bizonytalanságot várhat el a kalibrált eszközétől. Ezért azután, fontosabbnak és jellemzőbbnek tartjuk a helyes érték bizonytalanságának közlését.

Mondok még egy érvet: nemrégiben résztvettünk az EAL egyik körmérésében, amelyben egy francia gyártmányú érzékeny referenciaetalon vizsgálata volt a feladatunk. Feltűnő volt két adat (vagy inkább annak hiánya!) a kalibrálandó ezsközzel együtt küldött angol nyelvű kisérő dokumentumban. Egyrészt: nem közöltek a műszerre vonatkozón semmilyen saját bizonytalansági forrásadatot (pontossági osztályt, hibahatárt ), - tehát nem is gondolták, hogy ilyennel egyáltalán számolni kell (!) , másrészt: az a kérés szerepelt a metrológiai igénypontok között, hogy a körmérésben résztvevő kalibráló laboratórium közölje "a vizsgálójel megadásának aktuális bizonytalanságát". Ez a gondolatmenet teljesen egyezik véleményünkkel. 

    Auditor: Igen érdekes és tulajdonképpen helytálló az okfejtés. Valójában semmilyen EA dokumentum nem tiltja, hogy ílyen bizonytalansági adatot (is) tartalmazzon a bizonyítvány. 

Az eszmefuttatás során arra is kitért a kolléga, hogy valójában mit kezdhet a felhasználó- a kalibrálás megrendelője - a kapott bizonyítvánnyal. Ez nagyon sarkalatos kérdés. Ugyancsak a múltkori beszélgetés során esett szó arról, hogy az minden esetben a felhasználó dolga és felelőssége, hogy a kalibrálási bizonyítványból megállapítsa, hogy az ő méréseit mekkora hiba terheli, amikor a kalibrált mérőeszközzel mér valamilyen mennyiséget. Ezt a kalibráló laboratórium nem tudja megállapítani, és ez nem is feladata! 

Az is kétségtelen, hogy elég sok zavart okoz az EA-nak az a kitétele, hogy a kalibrálás bizonytalanságának összetevője lehet a kalibrált eszközből származó részbizonytalanság. Amikor az értékmutatás leolvasását nyilvánvalóan befolyásoló és korlátozó optikai felbontóképesség jelenti ezt a fajta "elkerülhetetlen saját bizonytalanságot", akkor ez az igény még úgy-ahogy elfogadható, hiszen valóban nem tudjuk egészen pontosan, hogy a helyes értéknek elfogadott vizsgálójel ismert nagyságához most éppen mekkora mutatott érték tartozik, azaz pl. melyik skálaponton állt meg pontosan mutató. Ám normális esetben ez a tény nem befolyásolhatja a helyes érték, és így a szorosan vett "fizikai kalibrálás" bizonytalanságát. Tehát elfogadom a magyarázatot a kétféle bizonytalanság megadásának indoklására. 

    Mérnök: Vissza szeretnék térni még egy vitatott kérdésre, nevezetesen a digitális kijelzésű műszerek és a számtárcsás, számkerekes, kódtárcsás stb. "skálával" rendelkező mérőeszközök, kalibrátorok saját hibáiból jövő hatásokra. Találkoztam szakcikkekkel, tanulmányokkal, amelyekben magas szintű elméleti vita folyt erről a kérdésről. Bennünket a hétköznapi gyakorlatban az érdekel, hogy ha pl. egy dekádikus ellenállásnormáliát (dekádszekrényt) kell kalibrálni, akkor hogyan vegyen figyelembe ennek az eszköznek a saját hibáját. 

    Auditor: A kalibrálási eljárások között, amelyekre az akkreditálást kérték ilyen eszközökre nincs külön leírás és számítás. Értelemszerűen a digitális multiméterekhez hasonló eljárás alkalmazása célszerű, de ebben a kérdésben vonjuk be beszélgetésünkbe a metrológus szakértő kollégát, aki épp most érkezett meg. Ő részt vett az Önök felkészítésében is, mint tanácsadó, lehet, hogy már korábban is talákozott a problémával. 

    Metrológus: A felmerült kérdést nyilván ugyanúgy kell kezelni, mint bármely más villamos jelforrás (jeladó, távadó stb.) kalibrálását. Ez esetben egy passzív jelforrásról van szó. Az eszköz gyártója feltehetően megadott valamilyen pontossági adatot a dekádról. Legtöbbször pl. azt, hogy egy-egy dekádon belül mekkora hibahatárral állítható be az az ellenállás, amelyet a kapcsolótárcsa adott számjegye mutat (pl. 300 ohm = 3 x 100 ohm). Sokszor úgy adják meg a pontosságot, hogy pl. 10...10000 ohm-on belül a legnagyobb hiba = 0.2% a mindenkori beállított értékre vonatkozóan. Azután egy másik tartományban (pl. 10...999 kohm között) a szavatolt hibahatár valamilyen másik %-os érték stb. 

Ez esetben kijelzési és leolvasási bizonytalanságról nem beszélhetünk. A kalibrálandó eszköznek tulajdonítható egyetlen bizonytalansági forrás a saját szavatolt pontossági kategóriájából becsülhető részbizonytalanság lehet, tehát pl. a műszerkönyvben megadott 0,05% fele, azaz: 0,025%, vagy ha egyenletes eloszlást feltételezünk, akkor 1/Ö3 @ 0,0144%. Az EA 4/02 ajánlást követve ezt az adatot lehet felvenni a bizonytalansági listába. Az így kiszámított eredő standard illetve kiterjesztett összbizonytalanság tulajdonképpen azt fejezi ki, hogy a kalibrálásban résztvevő összes eszköznek valamekkora elemi bizonytalanságot tulajdonítunk, és ezzel az együttessel jellemezzük azt az elméletileg megismerhetetlen ellenállásértéket, amely az éppen beállított dekádálláshoz tartozik. Megjegyzendő, hogy a fenti esetben tudatosan elhanyagoltuk a járulékos hőmérsékleti hibákat, mert a kalibrálás 23 ? 2 oC-on belül történik. 

    Mérnök: Hát nekünk éppen ezzel az "együttes"-sel van gondunk, mert célszerűtlennek tartjuk ílymódon kifejezni a kalibrálás bizonytalanságát. Ha mindig beleszámítjuk a kalibrált eszköz becsült hibáit a kalibrálás bizonytalanságába, akkor valami olyan kissé "megfoghatatlan" mennyiséget akarunk kifejezni, amely nem ad használható információt a kalibrálást kérő felhasználónak. Az is érthetetlen számunkra, hogy a kalibráláshoz használt etalonoknak miért nem adunk "elsőbbséget", esetenként kizárólagosságot a kalibrálás bizonytalanságának megállapításakor. Ez a visszavezetettség alapelvét is sérti. Egyéb mérésfilozófiai érveink is vannak, de ezek taglalásába most ne menjünk bele. 

    Auditor: Úgy gondolom, hogy az EA ajánlásokat olyan általános keretnek lehet tekinteni, amely valóban irányokat, módszereket ajánl, és ezek önmaguk is változtak az elmúlt évtizedben. Ebben az európai testületben sok tekintélyes szakember dolgozik- közöttük kutató matematikusok és elméleti metrológusok- akik egymással is vitatkoznak. Én a legfontosabb követelménynek azt tartom, amire az EA dokumentumok is nagy hangsúlyt tesznek, hogy a mérést végző metrológus-mérnök tudatában legyen a lehetséges bizonytalansági forrásoknak, ezeket lehetőleg teljes körüen foglalja listába, majd ezután döntse el - a feladathoz illően- hogy mit nem vesz figyelembe a bizonytalansági forrásokból. 

Valamilyen logikát és igazságot a "vegyünk számba minden létező bizonytalansági forrást" elv, és "a kalibrált eszköz saját hibáival általában ne számoljunk" elv is tartalmaz. Tény, hogy az utóbbi közelebb áll és érthetőbb az ipari mérnöki gyakorlat számára. Függ ez a mérések fajtáitól is. Megszokott és helyes dolog, hogy pl. a folyadékszálas hőmérők leolvasási hibáit nem illik figyelmen kivül hagyni, míg az előbb említett ellenállás-normália, egy 3 digites panelműszer vagy egy smart p/i távadó esetében jobb nem számolni ezek eleve "rosszul" feltételezett saját bemenő bizonytalanságával. Derüljön ki a mérés során, hogy mekkora a valós eltérés a helyes értéktől! 

    Metrológus: Mindenesetre, mindaddig, amíg az EA dokumentumokat tartja a NAT is mérvadónak Magyarországon, addig azt javaslom, hogy a bizonyítványokban úgy (vagy úgy is !) adjuk meg a bizonytalanság számértékét, hogy az ne legyen ellentmondásban az EA 04/02-vel. Emlékeztetek a múltkori beszélgetésre, amelynek során a mérnök kolléga úr remekül foglalta össze a kalibrálás bizonytalanság-forrásait : "az etalonból, a kalibrálás módszeréből, a környzeti feltételekből stb. eredő bizonytalanságok" . A bizonytalanság-források konkrét felvétele és súlyainak értékelése a kalibráló laboratórium feladata. Szerencsés, ha a legfontosabb szempontokat,esetleg számszerű példákat a laboratórium által kidolgozott és használt Kalibrálási Eljárás(ok) című dokumentum is tartalmazza. 

    Mérnök: Ezt természetesen el tudjuk fogadni. Úgy gondolom, hogy egyre inkább értjük egymást, amit nagyon örvendetes állapotnak tartok. Gyakorló mérnök(metrológus)ként folyamatosan új és új eljárásokkal, eszközökkel kell megismerkednünk. Sokszor meg kell újítanunk sőt meg kell változtatnunk a méréstechnika szerepéről és teljesítőképességéről korábban alkotott ismereteinket és véleményünket. Igazán köszönöm Önöknek a mostani beszélgetést. 

    Auditor: Van még egy kérdésem. Hogyan állapítják meg saját használati etalonjaik újrakalibrálási vagy újrahitelesítési időközeit ? 

    Mérnök: Amíg minden etalonunkat az OMH hitelesítette, addig a Hitelesítési Bizonyítvány záradékában szerepelt ez az idő. Legtöbbször 1 vagy 2 év volt. Ebből némi kellemetlenség is adódott, mert volt olyan eset is, amikor 4.5 hónapot vett igénybe a hitelesítés, vagy mire a bizonyítványt megkaptuk, már fél év eltelt annak dátumozásához képest. 
Általában az a jól meglapozott véleményünk alakult ki, hogy pl. egy Fluke, Datron vagy Keithley stb. gyártmányú digitális multiméter évenkénti újrahitelesítése felesleges, tehát gazdaságtalan. Amikor maga a jó nevű gyártócég eleve specifikál 2 éves stabilitási (hibanövekedési) adatot, akkor úgy véljük, hogy legalább ilyen időközönként elegendő elvégeztetni a költséges kalibrálást. Az etalonokat soha nem tesszük ki olyan környezeti vagy egyéb hatásoknak, amelyek árthatnának az eszköznek vagy csökkentenék pontosságát (növelnék saját mérési bizonytalanságát). Azt is tapasztaltuk, hogy néhány etalonunk 12 éves használat alatt "javult". Legalábbis az OMH mérései szerint. Ez csak azt mutatja, hogy a műszer gyártója valóban fantasztikus stabilitási "tartalékot" épített be eszközébe, így lehetséges az, hogy pl. egy 0.005%-ra specifikált tartományban a legnagyobb észlelt hibák 8 év múlva is 0,003% alatt maradtak! 

    Metrológus: Valóban sok vitát lehet hallani erről a kérdésről. Egységes szabályt nem lehet kimondani és kötelezővé tenni. Az MSZ EN ISO/IEC 17025:2001 szabványban sem található erre való közvetlen utalás. 
Az MSZ EN ISO 9001:2001 szabvány 7.6 fejezete is "csak" annyit mond, hogy "meghatározott időszakonként vagy használat előtt kalibrálni vagy hitelesíteni kell..." a mérőeszközöket. A Minőségirányítási Kézikönyvben és a vonatkozó Eljárásban kell szabályozni azt az alkalmas időközt, amelynek elteltével az újra kalibrálást (hitelesítést) el kell végzeni. A nemzetközi gyakorlatban ezt az időközt durván 2 és 5 év között választják meg. Az időköz megállapításakor a legfontosabb befolyásoló tényezők: a gyártó ajánlásai, az első 4 év kalibrálási tapsztalatai, a használat környezeti feltételeinek alakulása, az eszköz mozgatásának, szállításának gyakorisága. Ezentúl még számos szempontot figyelembe lehet vagy kell venni. A témának elég nagy irodalma van, 1amire most csak utalok. Igen hasznos támpontot nyújt az időköz megállapításához, ha a laboratóriumon belül elég gyakran végeznek ugynevezett keresztméréseket, ami azt jelenti, hogy ugyanazt a mennyiséget (vizsgáló jelet) a rendelkezésre álló és lehetőleg azonos minőségű és hibahatárú etalonokkal megmérik, és a kapott eredményeket összehasonlítják. Az is érdekes eredményt hozhat, ha összehasonlítanak két olyan etalont, amelyek közül az egyiket pl. évenként hitelesítették, a másikat pedig 2(4) évenként kalibrálták (vagy fordítva!). 

    Mérnök: Jó, hogy szóba került ismét az MSZ EN ISO/IEC 17025:2001 szabvány. Elnézést kérek, hogy vissaztérek a beszélgetés korábbi témájához, de most jutott eszembe, hogy érdekes módon ebben a szabványban még csak a közvetett hivatkozás erejéig sincs szó az EA- dokumentumokról. Pedig a közölt irodalomjegyzék igencsak bőséges. Ugyanakkor a mérési bizonytalanság becsléséről szóló fejezetből éppen olyan felfogást olvasok ki, amelyet korábban kifejtettem. A szabvány megengedő és nem kötelező módon beszél arról , hogy a bizonytalanság forrásai között szerepelhetnek " a vizsgált vagy kalibrált tárgy tulajdonságai és állapota..." Azt is megjegyzi a szabvány, hogy a "...kalibrált tárgy előre jelzett hosszú távú viselkedését általában nem szokás figyelembe venni a mérési bizonytalanság becslésekor." 

    Auditor: Igen, ez így van. Fontos körülmény, hogy épp most van az az időszak, amikor bevezetjük az idézett szabványt a mindennapi gyakorlatban. Ez azzal is jár, hogy bizony némiképp át kell értékelni és egyszerűsíteni kell azt a viszonylag túlbonyolított számítási eljárásrendet, amelyet sokszor túlzó módon megköveteltek egyes szakértők és felkészítők vagy auditorok, és így maga a NAT is. Gondolom, ezzel metrológus barátunk is egyetért.

    Metrológus: Messzemenően igen! Kétségtelenül indokolt az egyszerűsítés és világosabbá tétel a kalibrálás számos területén. Gondolok itt főként az ipari folyamatműszerezésben használatos mérőeszközökre, pl. távadókra, jelváltókra, szabályozókra, folyamatindikátorokra stb. Ezen a mérésterületen a kalibrálás műszaki-metrológiai tartalmának szinte azonosnak kell lennie a legújabb EN dokumentumokban is közzétett hitelesítési módszerekkel. Várható ezeknek az eljárásoknak a szükségszerű harmonizálása.

    Mérnök: Igen, ez valóban szükséges. Azt a gondolatomat sem hallgahatom el, hogy bizony volt és van valami bántó, sőt olykor sértő hangsúly abban a kioktató stílusban, ahogyan némely konzultációkon, felkészítő beszélgetésekben, tanfolyamokon, elő- és minősítő auditokon velünk, gyakorló mérnökökkel beszélnek az úgynevezett metrológus szakértők (szaktanácsadók, tudományos munkatársak stb). Ez különösen akkor bántó, mikor fel sem tételezik, hogy a mérnök igenis érti, megértette a közölt számítási módszert, az eljárás matematikai metodikáját,- csak éppen nem ért vele egyet! És teszi ezt éppen azon okból, mert nagy tapasztalata, gyakorlata, sőt elméleti, szakirodalmi, kutatási ismeretei is bőségesen vannak a témakörből. Ilyenkor szerencsésebb lenne érveket és tapasztalatokat érvekkel és tapasztalatokkal szembeállítani, nem pedig intézményi vagy személyi tekintélyekre hivatkozva eröltetni valaminek az elfogadását. Örvendetes lenne ezen a stiluson változtatni. 

    Auditor: Sajnálom, ha kialakult ilyen vélemény vagy érzés a metrológus mérnök társadalomban. A kolléga úrnak bizony sokban igaza van. Csupán annyit jegyzek meg, hogy néha az ipari alkalmazók körében fordított irányban is megnyilvánul némi ellenszenv és elzárkózás. Sokan eleve félnek és ellenállnak mindennemű változtatásnak, újszerű megközelítésnek. Tanulni valóban fáradságos szellemi tevékenység, de ennek okán azért nem illendő haragudni és valamiféle érzelmi szembenállást kialakítani magunkban. Szerencsére sok jó példát lehet látni a "barátságos", megértő és kölcsönös tiszteleten alapuló kapcsolatokra is. Van-e még valami aktuális és fontos kérdés, amiről most beszélnünk kell? 

    Mérnök: Talán ez alkalommal ne kezdjünk bele újabb kérdéskörbe, de a legközelebbi alkalommal szeretném, ha a hitelesítés - kalibrálás nyugat-európai értelmezéséről és a vonatkozó EN/IEC dokumentumokról beszélgetnénk. Gondolok például az EN 61069, az EN 61298, az EN 60770 stb. kiadványokra, amelyek nagy részét már Magyarországon is közzétettük és bevezettük. 
Még egyszer köszönöm a beszélgetést. 

    Metrológus: Bizony ez a téma is "megér néhány misét" A legközelebbi alkalomra áttanulmányozzuk az említett CEN szabványokat, és remélhetően ismét egy jóízű és érdekes eszmecserével folytatjuk párbeszédünket.

Reményi Tibor
    

A laprendszer készítője: UFE