تقدم المناقشة التالية تعريفات وتفسيرات وقيود وأمثلة عملية لمصطلحات القياس من حيث صلتها بمقاييس قياس سمك الطلاء DeFelsko. تشمل الموارد المستخدمة لتطوير هذه الوثيقة في المقام الأول المقالات والمعايير الفنية المنشورة من قبل المنظمات الدولية مثل SSPC و ISO و ANSI و ASTM. والقصد من ذلك هو تطوير منصة مرجعية مشتركة لوثائق DeFelsko بما في ذلك الأدبيات والأدلة والمقالات الفنية والمراسلات ومواد الويب.
الدقة هي مقياس لحجم الخطأ بين نتيجة القياس والسمك الحقيقي للعنصر الذي يتم قياسه. يتنبأ بيان الدقة بقدرة مقياس سماكة الطلاء على قياس السماكة الحقيقية للطلاء المراد قياسه. توفر بيانات الدقة قدرة الأداء عبر نطاق القياس الوظيفي الكامل للمقياس. غالبًا ما ينقسم نطاق القياس إلى قسمين يتراوح من 0 إلى قيمة ثابتة؛ ثم كل ما هو أكبر من تلك القيمة الثابتة (حتى حد قياس المقياس). تتضمن بيانات الدقة في كثير من الأحيان جزءًا ثابتًا يظل ثابتًا عبر نطاق القياس، بالإضافة إلى جزء متغير يرتبط بنتيجة القياس لسماكة معينة. تعتبر بيانات الدقة هذه بالغة الأهمية لأن تلك التي لا تحتوي على قيمة ثابتة تعني قياسًا دقيقًا at الصفر. لمنع أخطاء التحويل، يتم ذكر بيانات الدقة بكل من معادلاتها الإمبراطورية والمترية. يحدد الشكل التالي نموذج بيان دقة لمقياس ديفيلسكو.
الدقة هي مؤشر على التقارب بين قراءات القياس المتكررة. لا يجب أن تكون القراءات قريبة من القيمة المتوقعة أو الحقيقية ليتم اعتبارها دقيقة ، بل يجب أن تكون قريبة من بعضها البعض.
الشكل 1 هو تمثيل للدقة دون دقة. ستتوازن آلاف القراءات إلى متوسط (متوسط) قريب من مركز الهدف. تمثل الدائرة الصغيرة في المركز مواصفات الجزء الذي يتم قياسه. من خلال أخذ قراءات متعددة ، يمكننا تحسين معرفتنا إحصائيا بالمعلمة التي يتم قياسها. هذه عملية موصى بها عند استخدام مقاييس سمك الطلاء. يمثل انتشار القراءات نطاق القراءات ويجب أن يكون ضمن نطاق دقة القياس. يحتوي المقياس الموضح على نطاق دقة أوسع من مواصفات الطلاء الذي يتم قياسه. هذه ليست حالة قياس جيدة. سيكون معادلا لقياس طلاء بمواصفات مرغوبة تبلغ 0.1 ± مع مقياس بدقة ± 1.0. سيكون المتوسط طويل المدى للقراءات قريبا من مركز المواصفات ، لكن عدد القياسات المطلوبة لن يكون عمليا لتطبيق الحياة الحقيقية. ولهذا السبب يجب أن يكون المقياس أكثر دقة من المواصفات.
يوضح الشكل 2 الدقة دون الدقة. القراءات دقيقة للغاية ومجمعة ولكنها بعيدة عن القيمة الحقيقية at مركز الهدف. ويشار إلى المسافة من مركز الهدف إلى مركز (متوسط) القراءات باسم انحياز الأداة التي تجري القياسات. مثال على مقياس سُمك الطلاء هو عندما يقرأ دائمًا أعلى أو أقل من السُمك الحقيقي. قد يكون المقياس ثابتًا (دقيقًا) ولكنه ليس دقيقًا. يمكن أن ينتج التحيز من المقياس نفسه، أو التآكل، أو التلف، أو بسبب ركيزة معينة وطلاء معين يتم قياسه. على الرغم من أنه غير مرغوب فيه، إلا أنه يمكن عادةً إصلاح التحيز عن طريق إجراء تعديل معايرة مثل التصفير.
يوضح الشكل 3 الدقة والدقة at نفس الوقت. يمثل هذا مقياسًا له دقة تعادل مواصفات الجزء. مركز الهدف هو نفس قطر مجموعة القراءات. هذه نسبة عدم اليقين 1:1. لا يزال هذا ليس وضعًا مثاليًا لأن القراءة خارج دائرة المواصفات قد تكون إما بسبب الدقة المحدودة للأداة أو بسبب قياس خارجي فعلي.
الوضع الأكثر مثالية هو الشكل 4 حيث تكون دقة القراءات دائرة أكثر إحكاما لا تزال موجودة في وسط دائرة المواصفات. في هذه الحالة ، يتم التأكد من أن القراءة التي تقع خارج المواصفات هي قياس بعيد.
عدم اليقين هو الشك (خطأ القياس المحتمل) المرتبط بصحة القياس. فيما يتعلق بمقياس سُمك الطلاء، يحدد عدم اليقين أخطاء القياس التي يمكن أن تحدث بشكل معقول عند قياس سُمك الطلاء. وقد يشمل ذلك عدم يقين المقياس (قابلية التكرار بناءً على دقة المقياس at السُمك المعني)، وعدم يقين المشغل (قابلية التكرار بناءً على قدرة المشغل على التأثير على القراءات)، وعدم يقين درجة الحرارة والرطوبة (تأثير الظروف البيئية)، بالإضافة إلى أوجه عدم اليقين الأخرى الخاصة بالتطبيق. من الوسائل الشائعة لدمج أوجه عدم اليقين هذه هي طريقة مجموع المربعات الموضحة في الصيغة التالية.
عادةً ما يتجنب المستخدم العملية المعقدة لتقدير أوجه عدم اليقين في العملية باستخدام قاعدة نسبة عدم اليقين المقبولة مثل 4:1 (وفقًا لـ ANSI Z540-1 وMIL-STD-45662). تنص نسبة عدم اليقين 4:1 على أنه إذا كان المقياس الخاص بهم أكثر دقة بأربع مرات at الأقل من المواصفات، يمكن للمستخدم تخطي عملية حساب عدم اليقين. ولتلبية نسبة عدم اليقين، تستخدم DeFelsko معايير معايرة عالية الدقة في جميع عمليات التصنيع والمعايرة. ولزيادة ضمان كفاية نسب عدم اليقين هذه، تضع إجراءات المعايرة الخاصة بنا معايير لتقليل مصادر التباين ذات الصلة مثل درجة الحرارة والرطوبة.
يريد العميل قياس منتج مطلي. من المتوقع أن يكون سمك الطلاء 10 مل. مواصفات تطبيق الطلاء هي 10 ٪ أو ± 1 مل. وبالتالي فإن النطاق المقبول للقراءات هو 9 إلى 11 مل.
بيان الدقة للأداة هو ± (.1 مل + 1٪) من القراءة. لذلك ، فإن دقة أداة القراءة التي يجب اتخاذها هي ± [.1 مل + (.01 × 10 مل)] = ± 0.2 مل.
لذلك يتم حساب المواصفات مقابل دقة الأداة على أنها 1 مقابل 0.2. هذا يعادل نسبة عدم اليقين 5: 1 ، والتي عادة ما تكون مقبولة لتطبيقات القياس.
في قياس سمك الطلاء ، تكون دقة الأداة هي أصغر زيادة يعرضها القياس. تتراوح دقة أدوات DeFelsko من 0.01 إلى 1 مل (0.5 إلى 20 ميكرومتر) اعتمادا على سمك ونوع الأداة. تتمتع جميع مقاييس DeFelsko بالقدرة على عرض دقة أكبر نظرا لأن قراءات القياس الداخلية والحسابات اللاحقة يتم إجراؤها على العديد من المنازل العشرية. يتم تقريبها لاحقا وتقديمها للمستخدم بناء على إعداد دقة العداد. على الرغم من أنه يمكن تغيير قراءة المقياس لإظهار عدة أرقام أخرى من الدقة ، فإن مثل هذه الزيادة لن تجعل الأداة أكثر دقة ، بل ستزيد ببساطة من الاختلاف الواضح في القراءات.
تعد قابلية التكرار والتكرار (R&R) من العوامل الحاسمة المرتبطة ارتباطا وثيقا بالدقة والدقة. من المفيد التفكير في التكرار من حيث مدى قدرة المقياس على توفير نفس القراءة لمستخدم واحد عند قياس عينة معينة. يشار إلى قدرة المستخدمين المختلفين على الحصول على نفس القراءة عند قياس عينة معينة باسم قابلية التكاثر. توجد طرق إحصائية مثل دراسات Gage R &R لمقارنة قابلية التكرار والتكرار للأدوات المختلفة.
نظرا للتأثير على دراسات Gage R &R ، يجب مراعاة العديد من العوامل الحاسمة عند تقييم الأدوات.
1. التباين داخل العينة التي يتم قياسها. عندما يكون هناك تباين كبير بين الطلاء والركيزة بسبب عوامل مثل الخشونة، يجب مراعاة هذا التباين كجزء من دراسة R&R. وتنص مواصفات تطبيق الطلاء رقم 2 (PA2) من جمعية الطلاءات الواقية (SSPC) على وجه التحديد على أن "المقاييس المغناطيسية حساسة بالضرورة للمخالفات الصغيرة جدًا في سطح الطلاء أو سطح الفولاذ الموجود أسفل مركز المسبار مباشرةً. وغالبًا ما تختلف قراءات المقياس المتكررة على سطح خشن، حتى at نقاط قريبة جدًا من بعضها البعض، اختلافًا كبيرًا، خاصةً بالنسبة للأغشية الرقيقة على سطح خشن ذي مظهر جانبي مرتفع." يمكن تقليل التباين من خلال تركيب العينة والمسبار لضمان أخذ القراءات at نفس الموقع، ومع ذلك يجب على المستخدم التأكد من أن المواصفات وأهداف التكرار المقابلة معقولة للتطبيق.
2. دقة القراءات. قد يبدو أن الأداة التي لا تحتوي على ميزة "الدقة العالية" لتزويد المستخدم بأرقام أكثر أهمية قد توفر نتائج أكثر قابلية للتكرار. على سبيل المثال، قد توفر أداة ذات دقة رقم واحد القراءات التالية (2.1، 2.1، 2.1، 2.1). قد تقرأ نفس الأداة في وضع "الدقة العالية" (2.06، 2.14، 2.07). على الرغم من أن كلتا المجموعتين من الأرقام صحيحة at الأولى، تبدو المجموعة الأولى أكثر قابلية للتكرار. وعلى العكس من ذلك، انظر إلى المجموعتين التاليتين من القراءات (2.1، 2.2، 2.1) و(2.14، 2.15، 2.14). في هذه الحالة يكون لدالة التقريب تأثير سلبي على قابلية التكرار في وضع "الدقة المنخفضة".
3. دقة القياس الفعلي. بالنظر إلى عينة بسمك 2.00 معروف ، ضع في اعتبارك قراءات من أداة (دقيقة) 2.21 ، 2.22 ، 2.21 مقابل أداة ثانية (دقيقة) 1.96 ، 2.04 ، 1.97. إذا كان من المعروف أن القيمة الحقيقية للسمك هي 2.00 ، فما الأداة الأكثر عملية للاستخدام ، الأداة الدقيقة ذات التحيز الواضح ، أو الأداة الدقيقة ذات التباين الأكبر قليلا؟ هذه العوامل حاسمة عند اختيار أداة سمك الطلاء لأي تطبيق.
