277. PTB Seminar Berechnung der Messunsicherheit ...€¦ · Keine Angaben 16 Geschätzt 39...

Institut für Eignungsprüfung

www.IfEP.eu 1

Eignungsprüfungen zur Validierung von Messunsicherheitsmodellen

Dipl.-Ing. Christian Weißmüller, IfEP GmbH

Prof. Dr.-Ing. Holger Frenz, Westfälische Hochschule

277. PTB Seminar

Berechnung der Messunsicherheit –

Empfehlungen für die Praxis

Berlin

12. März 2014


www.IfEP.eu 2

IfEP GmbH – Institut für Eignungsprüfung

Seit 2000; akkreditiert 2005

Seit 2008; akkreditiert 2009

Seit 2004


www.IfEP.eu 3

IfEP – Programm

Referenzmaterial Eignungsprüfungen

+1.000 Teilnahmen von 350 Laboratorien aus 40 Ländern

ca. 2.000 Sätze á 5/6 Proben


www.IfEP.eu 4

Umsetzung im Labor

Messunsicherheit in der mechanisch – technologischen Prüfung

Normativ:

ZfP Zugversuch Härte

In EP:

Bewertet:

Basis: Referenzmaterial Referenzmaterial Schätzung / Berechnung

2009 (Empfehlung)

2006 (informativ)

---

2006 2002 2007

+2015 +2015 +2015


www.IfEP.eu 5

Messunsicherheit im Prüflabor


www.IfEP.eu 6

Messunsicherheit im Prüflabor

Nicht normativ verankert

Geringer Bedarf seitens der Kunden

Abnahmenormen regeln Spezifikationsgrenzen OHNE

Messunsicherheit


www.IfEP.eu 7

Umsetzung im Labor

EP Ultraschall 2012/13

77 Labore, 18 Länder, 80 %

akkreditiert, 100 % zertifiziert!

63 % erfolgreich (A: 84 % / B: 74 %)


www.IfEP.eu 8

Wanddickenmessung, ZfP 2007:

Indirekte, eindimensionale Messung mittels Ultraschall:

Umsetzung im Labor

Keine Angaben 16

Geschätzt 39

Berechnet 17

Minimum 0,05 mm

Maximum 10 mm

Median 0,41 mm

Erweiterungsfaktor k 1-5

Aussagesicherheit 1 - 100 %

Große Ergebnisspannen Grundsätzliches Wissen zum Thema noch lückenhaft Es fehlen konkrete Modelle


www.IfEP.eu 9



Umsetzung im Labor

Keine Angaben 5

Geschätzt 38

Berechnet 33

Minimum 0,01 mm

Maximum 1,7 mm

Median 0,1 mm

Erweiterungsfaktor k 0,1-3 (2)*

Aussagesicherheit 0,5 - 100 % (95%)*

* Median


www.IfEP.eu 10



Umsetzung im Labor

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0,45

0,50

0,55

0,60

0,6523

6

30

3

32

2

39

7

19

1

30

9

31

0

32

1

43

0

31

6

32

4

40

8

76

62

70

32

8

19

30

5

39

0

42

6

46

26

1

27

2

32

0

30

6

12

8

30

4

59

30

0

31

1

31

2

32

7

33

9

38

6

39

6

39

8

40

9

33

0

33

2

31

5

47

11

31

56

31

9

61

11

6

24

3

26

7

32

3

41

3

29

4

32

5

41

0

44

32

6

34

1

33

1

17

1

40

6

30

2

31

3

31

7

29

9

27

48

30

1

31

4

30

8

30

7

96

26

6

31

8

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m

Labor-Nr. / Laboratory Code

Lab 96: 1,30 mm; Lab 266: 1,52 mm; Lab 307: 1,00 mm; Lab 318: 1,71 mm


www.IfEP.eu 11

Praxisbeispiel

Härte Rockwell C


www.IfEP.eu 12

HRC

Grenzabweichung (GA):

• Berechnet für alle drei Laststufen

• Kriterium nach DIN EN ISO 6508-2:

Wiederholpräzision (WP):

• Berechnet für alle drei Laststufen

• Kriterium: oder

• Besser darzustellen:

• [HRC] stellt ein Maß für die Abweichung eines

Laboratoriums von der zulässigen Wiederholpräzision dar.

HRC51XHGA CRM ,

0HRC80WP0H100020WP , ; )](,[

)H(,WP 100020HRC,WP 80


www.IfEP.eu 13

HRC 2009: Auswertung

-4,0

-3,0

-2,0

-1,0

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

59

45

40

55

238

157

54

163

47

156

100

273

185

236

586

71

36

33

67

175

166

307

302

53

179

243

143 3

51

172

56

32

164

145

202

140

287

29a

35

39

43

46

37

41 8

50

52

49

38

42

304

17

72

63

162

261

60

15

94

48

29b

30

62

34

275

206

31

290

58

25

299

282

284

44 5

57

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we

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er

Prü

fma

sc

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e /

Err

or

of

the

te

sti

ng

ma

ch

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in H

RC


Grenzabweichung / Permissible error = 1,5 HRC

Grenzabweichung / Permissible error = - 1,5 HRC

Lab 5: 7,6 HRC; Lab 44: 7,5 HRC; Lab 57: 15,9 HRC

25 HRC / 82 %


www.IfEP.eu 14


-1,5

-1,0

-0,5

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,58

17

62

47

35

179

72

302

36

43

166

157

243

46

63

307

290

94

33

41

32

145

162

37

29a

42

48

30

100

261

52

15

31 3

172

143

586

39

54

156

140

49

38 5

273

275

29b

284

163

25

164

287

34

175

58

60

282

299

206

56

71

53

50

304

55

57

185

202

51

45

236

59

40

67

238

44

in

HR

C


= (Wiederholpräzision - zulässiger Wiederholpräzision) 0

= (Repeatability - permissible repeatability) 0

Lab 44: 77,7 HRC

25 HRC / 83 %


www.IfEP.eu 15


-3,0

-2,0

-1,0

0,0

1,0

2,0

3,0

34

236

304

58

59

238

55

40

179

202

100

45

36

163

307

586

52

46

243

47

32

273

54

72

67

38

172 8

143 3

51

53

302

164

261

35

71

287

94

299

29b

42

37

49

33

162

17

39

185

63

145

50

29a

56

43

175

15

206

166

44

48

156

275

41

30

60

290

25

140

157

62

31 5

282

284

57

Ab

we

ich

un

g d

er

Prü

fma

sc

hin

e /

Err

or

of

the

te

sti

ng

ma

ch

ine

in H

RC


Grenzabweichung / Permissible error = 1,5 HRC

Grenzabweichung / Permissible error = - 1,5 HRC

Lab 57: 8,5 HRC

Lab 34: -10,5 HRC; Lab 236: -4,3 HRC; Lab 304: -3,4 HRC

45 HRC / 89 %


www.IfEP.eu 16


-1,5

-1,0

-0,5

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,58

164

60

282

29a

273

54

94

162

43

166

45

100

185

179

72

143

47

17

145

51

29b

48

140

25

32

163

172

39

302 3

63

157

62

36

55

52

307

261

37

42

49

50

287

35

299

175

275

15

30

31

586

46

243

53

206

290

38

44

238

34

33

58 5

284

202

41

71

156

59

40

56

57

67

236

304

in

HR

C


= (Wiederholpräzision - zulässiger Wiederholpräzision) 0

= (Repeatability - permissible repeatability) 0

45 HRC / 88 %


www.IfEP.eu 17

Zusammenfassung


www.IfEP.eu 18

Härteprüfung nach Rockwell / Brinell / Vickers; ISO 650X

Berechnung der Messunsicherheit seit 2006 normativ

EP Rockwell 2008 bewertet drei Parameter:

1. Grenzabweichung E

2. Wiederholpräzision r

3. Messunsicherheit Methode M1 nach DIN EN ISO 6508-1

Umsetzung im Labor

0,20

0,70

1,20

1,70

2,20

2,70

3,20

3,70

51

35

41

52

157

48

100

143

47

56

59

45

185

49

162

163

46

17

53

15

32

39

206

31

42

50

60

25

202

179

175

33

40

43

145

156

164

44

8 57

30

54

71

Labor Nr. / Laboratory Code

Messu

nsic

herh

eit

/ m

easu

rem

en

t u

ncert

ain

ty

in H

RC

Laborangabe Berechnet nach M1 ISO 6508-1

Angabe in %

Keine Einheiten /

keine Angaben

Lab 52: 11,6 HRC;

kleinster MS: 20 HRC

OG

UG

2

ms

2

X

2

H

2

CRM

2

E uuuuu2U *


www.IfEP.eu 19

Umsetzung im Labor

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

72

22

7

31

1

18

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16

6

19

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2

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6

12

7

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24

2

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24

6

66

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80

a

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13

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13

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16

0 8

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8

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26

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25

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16

4b

21

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62

75

15

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21

2 3

76

13

3

15

8

25

3

25

4

26

1

27

3

17

8

29

1

14

8

24

4

57

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80

b

18

7

22

1

23

2

21

0

30

23

8

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20

4

23

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20

31

11

5

20

7

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m

in %


Lab. 165: 4,7 MPa, Lab. 274: 1,9 MPa

Zugfestigkeit Rm, Schätzungen der Teilnehmer


www.IfEP.eu 20

Umsetzung im Labor

1,0%

1,2%

1,4%

1,6%

1,8%

2,0%

2,2%

2,4%

2,6%

2,8%

3,0%

213

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178

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164a

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236

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110

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165

207

314

266b

29

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40

254

266a

166

273

20

57

276

248

274

133

164b

142

232

72

148

30

156

160

80a

284

75

115

238

261

212

227 8 3

221

19

68

138b

291

189

76

80b

138a

246

242

138c

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ain

ty f

or

pa

ram

en

ter

Rm

in %


Zugfestigkeit Rm, Berechnet durch IfEP nach CWA 15261


www.IfEP.eu 21

Umsetzung im Labor

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

227

166

276

72

127

142

246

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248

66

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164a 8

266a

29

75

164b

266b

156

261

242

314

212

291

311

62

260

57

31

80b

133

158

160

189

221

232

253

254 3

25

148

213

238

244

30

76

138a

138b

138c

20

64

187

273

236

284

40

210

204

178

115

207

Messu

nsic

herh

eit

Rp

0,2

Measu

rem

en

t u

ncert

ain

ty R

p0,2

in %


Lab. 165: 3,5 MPa, Lab. 274: 3,0 MPa

Dehngrenze Rp0,2, Schätzungen der Teilnehmer


www.IfEP.eu 22

Umsetzung im Labor

1,0%

1,2%

1,4%

1,6%

1,8%

2,0%

2,2%

2,4%

2,6%

2,8%

3,0%

213

314

178

212

210

207

260

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164a

127

165

66

247

64

254

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20

62

232

156

204

238

266a

166

274

115

30

244

164b

138b

266b

160

72

29

133

80a

40

75 8

142

110

311

221

253

189

227

276

76

248

236

138c 3

68

80b

261

158

187

138a

246

242

284

Be

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hn

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Me

ss

un

sic

he

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p0

,2

in %


Dehngrenze RP0,2, Berechnet durch IfEP


www.IfEP.eu 23

Zusammenfassung

Je nach Arbeitsgebiet sind die Kenntnisse zum Thema Messunsicherheit noch lückenhaft.

Teilnehmer in IfEP Eignungsprüfungen erhalten eine Übersicht von zurzeit gültigen Modellen zur Messunsicherheitsberechnung.

Auch zukünftig wird das Thema besondere Relevanz in den Eignungsprüfungen haben.


www.IfEP.eu 24

IfEP GmbH

Daimlerstraße 8

45770 Marl

Germany

Tel. +49 700/4337 22 55

[email protected]

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277. PTB Seminar Berechnung der Messunsicherheit ...€¦ · Keine Angaben 16 Geschätzt 39...

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