МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ

(МГС)

INTERSTATE COUNCIL FOR STANDARDIZATION, METROLOGY AND CERTIFICATION

(ISC)

ГОСТ

IEC/TR 61000-1-6— 2014

Электромагнитная совместимость (ЭМС)

Часть 1-6

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Руководство по оценке неопределенности измерений

(IEC/TR 61000-1-6:2012, ЮТ)

Издание официальное

Предисловие

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-2009 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, применения, обновления и отмены»

Сведения о стандарте

1    ПОДГОТОВЛЕН Закрытым акционерным обществом «Научно-испытательный центр «САМТ-ЭС» и Техническим комитетом по стандартизации ТК 30 «Электромагнитная совместимость технических средств»

2    ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии Российской Федерации

3    ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 14 ноября 2014 г. № 72-П)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК(ИСО 3166)004-97	Код страны по МК (И СО 3166) 004-97	Сокращенное наименование национального органа по стандартизации
Азербайджан	AZ	Аз стандарт
Беларусь	BY	Госстандарт Республики Беларусь
Киргизия	KG	Кыргызстандарт
Молдова	MD	Молдова-Стандарт
Россия	RU	Росстандарт
Таджикистан	TJ	Таджикстандарт

4    Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 24 ноября 2014 г. № 1708-ст межгосударственный стандарт ГОСТ IEC/TR 61000-1-6—2014 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 марта 2015 г.

5    Настоящий стандарт идентичен международному документу 1ЕСЯР 61000-1-6:2012 Electromagnetic compatibility (EMC) — Part 1-6: General — Guide to assessment of measurement uncertainty [Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 1-6. Общие положения. Руководство по оценке неопределенности измерений].

Технический отчет IEC 61000-1-6:2012 подготовлен техническим комитетом ТК 77 IEC Электромагнитная совместимость в сотрудничестве с CISPR (Международный специальный комитет по радиопомехам).

Технический отчет IEC 61000-1-6:2012 представляет собой часть 1-6 серии стандартов IEC 61000 и имеет статус основополагающей публикации ЭМС в соответствии с Руководством IEC 107 Electromagnetic compatibility — Guide to the drafting of electromagnetic compatibility publications (Электромагнитная совместимость. Руководство по разработке публикаций в области электромагнитной совместимости).

Перевод с английского языка (еп).

Сведения о соответствии межгосударственных стандартов ссылочным международным стандартам приведены в дополнительном приложении ДА.

Степень соответствия — идентичная (ЮТ)

Примечание 1 — s(gj есть стандартная неопределенность для оценивания типа А (см. 5.3), если q используется как оценка.

3.1.36    стандартная неопределенность (standard uncertainty): Неопределенность измерения, выраженная как стандартное отклонение.

[Руководство ISO/IEC 99:2006, термин 2.30, измененный — Допустимый термин стал предпочтительным (и единственным) термином]

3.1.37    систематическая погрешность (systematic error): Разность между арифметическим средним, которое было бы результатом бесконечного числа измерений одной и той же измеряемой величины, осуществляемых при воспроизводимых условиях и истинным значении измеряемой величины.

[IEC 60050-394:2007, 394-40-32, измененный — Определение было изменено, а примечание было удалено]

3.1.38    допустимое отклонение (tolerance): Максимальное отклонение значения, разрешенное спецификациями, правилами и т. д. для данной определенной влияющей величины.

3.1.39    истинное значение (true value): Фактическое значение величины, которую надо измерить.

Примечание 1 — Оно никогда не может быть известно абсолютно точно, но может быть приближенным (в рамках неопределенности) в соответствии с национальными стандартами).

[IEC 60050-311:2001, 311-01-04, измененный — Дополнение к термину было удалено, определение было изменено, примечания 1-4 были удалены, а примечание 1 было добавлено]

3.1.40    оценивание по типу A (type A evaluation): Оценка компонентов неопределенности измерений с помощью статистического анализа измеренных значений величины, полученных при определенных условиях измерений.

[Руководство ISO/IEC 99:2007, термин 2.29, измененный — Допускаемый термин стал предпочтительным (и единственным) термином, а примечания 1-3 были удалены]

3.1.41    оценивание по типу В (type В evaluation): Оценка компонентов неопределенности измерений, определенных с помощью других средств, чем при оценивании неопределенности измерений по типу А.

[Руководство ISO/IEC 99:2007, термин 2.29, измененный — Допускаемый термин стал предпочтительным (и единственным) термином, а примеры и примечание были удалены]

3.2 Обозначения

X -    выборка значений;

а⁺ -    верхняя граница величины    X ;

а" -    нижняя граница величины    X ;

d -    число осей зонда поля;

N -    число повторяющихся показаний;

v -    число степеней свободы, v = Л/-1;

v_x - коэффициент вариации X ;

М - число выборок из N повторяющихся показаний;

Р -    вероятность покрытия;

р -    значение вероятности, р = (1-Р)/2;

Qj -    случайное показание;

Q - среднее значение выборки из N показаний;

Qj - среднее значение j -й выборки из N показаний;

Q - среднее М выборок из N показаний; s(Q,)- экспериментальное стандартное отклонение;

s(q) - экспериментальное стандартное отклонение среднего, s(q) = s(Qj)/y[N ; u(Qj)- оценка стандартной неопределенности типа A, i/(Q,) = r|(v)• s(Q,);

6

ГОСТ IEC/TR 61000-1-6—2014

r|(v) - коэффициент, который преобразует экспериментальное стандартное отклонение в стандартную неопределенность типа А;

- оценка стандартной неопределенности среднего типа A, = u(Q;)/V/V ;

f_p(v) - верхнее пороговое значение t с ФПВ Стьюдента с v степенями свободы, соответствующее вероятности р на краю;

X_min - нижнее значение (спецификации, допустимого отклонения, охвата) интервала для величины X ;

Хта_Х- верхнее значение (спецификации, допустимого отклонения, охвата) интервала для величины X;

G(X) - функция распределения величины X , g(x) = Рг(х < х), где Рг(-) обозначает «вероятность того, что»;

д(Х) - функция плотности вероятности (ФПВ) величины X , д(Х) = dG(X)/dX;

(X) - ожидаемое значение величины X, (X) = j X-g(X)dX ;

х - лучшая оценка величины X , х = (X);

ах - дисперсия величины X    =    J(X-х)² -d(X)dX;

и(х) - оценка стандартной неопределенности по типу В, и(х) = а_х ;

X/ - влияющая величина в математической модели измерения;

X/ - лучшая оценка влияющей величины в математической модели измерений;

SXj -    поправка для влияющей величины Х₍;

Y -    выходное значение математической модели измерений;

у - лучшая оценка измеряемой величины, с поправкой на все учтенные и значительные систематические влияния;

с,- - коэффициент чувствительности, частная производная относительно Х₍ модели измерений, оцененной по лучшим оценкам х₍ входных величин X/;

и(х₍ ) - стандартная неопределенность лучшей оценки влияющей величины Х₍;

^ис (у)^- суммарная стандартная неопределенность лучшей оценки измеряемой величины;

к -    коэффициент охвата;

U(у) - расширенная неопределенность лучшей оценки измеряемой величины, U(y) = ku_c(y).

3.3 Сокращения

CLT ЦПТ Центральная предельная теорема ЕМ ЭМ Электромагнитный ЕМС ЭМС Электромагнитная совместимость ЕМЕ ЭМСР Электромагнитная среда EUT ОИ Объект испытаний FAR БЭК (Полностью) безэховая камера GUM PBH Руководство по выражению неопределенности измерений IEC МЭК Международная электротехническая комиссия IFU ВНП Внутренняя неопределенность поля IUM ВНИВ Внутренняя неопределенность измеряемой величины LPU 3PH Закон распространения неопределенности MIU ИНИ Инструментальная неопределенность измерений MU ни Неопределенность измерений OATS ОИП Открытая измерительная площадка PDF ФПВ Функция плотности вероятности

7

ГОСТ IEC/TR 61000-1-6—2014

Корень из суммы квадратов Полубезэховая камера Неопределенность соответствия стандартам Коэффициент стоячей волны по напряжению

4 Общие положения

4.1    Обзор

Настоящий стандарт представляет обзорный материал по принципам неопределенности измерений и руководство по вычислению и применению значений неопределенности измерений. Стандарт предназначен для оказания помощи при подготовке стандартов по ЭМС серии стандартов IEC 61000.

4.2    Классификация вкладов в неопределенность измерений

Оцениваемое значение электрической или электромагнитной (ЭМ) величины становится более понятным, когда вместе со значением указывают количественную характеристику неопределенности и степень доверия. Дальнейшее рассмотрение будет в настоящем стандарте сосредоточено на экспериментальных оценках неопределенности вместо оценок, полученных при числовых вычислениях (например, методом моделирования Монте-Карло) которые могут предлагать альтернативные или дополнительные методы оценивания неопределенности.

Неопределенность измерений может быть подразделена на два разных компонента (рисунки 1 и 2):

ГОСТ IEC/TR 61000-1-6—2014

На рисунке 1 показана классификация вкладов в НИ, которые состоят из двух компонентов:

a)    Инструментальная неопределенность измерений (ИНИ), которая показывает вклад средств измерений и испытательного оборудования (например, антенны, датчики, анализаторы, кабели, средства испытаний).

b)    Внутренняя неопределенность измерений (ВНИ), которая представляет вклад объекта испытаний (ОИ) (например нестабильность, установка, настройка, недостаточная четкость настройки)

На рисунке 2 показана классификация вкладов неопределенностей площадки, например для реверберационных камер, которые состоят из двух компонентов:

c)    внутренняя неопределенность поля (ВНП), которая представляет собой вклад, обусловленный сложностью (ВНП для особенностей излучения, где применимы)

d)    недостатки испытательной площадки (ННП).

Примечание — Неопределенность площадки и неопределенность из-за неидеальности площадки одинаковы в случае полубезэховых камер или полностью безэховых камер.

Таким образом, неопределенность измерений имеет значение, только если фактически проходит процесс измерений (т. е. количественная интерпретация электромагнитных величин). В отличие от этого неопределенность площадки присутствует всегда каждый раз, как только происходит ЭМ возбуждение, потому что интересуемая электромагнитная величина физически существует и колеблется независимо от того, имеет ли место процесс измерений. Например, отражения от стены, вызванные идеальным калиброванным эталонным излучателем, помещенным на испытательной площадке, порождают произвольные пространственные колебания поля, включенные в неопределенность площадки. Эти отражения могут быть остаточными [как, например, в полностью безэховой комнате (БЭК)] или преднамеренными (как в реверберационных камерах) и присутствуют безотносительно того, имеется или нет какая-либо дополнительная контрольная антенна или зонд.

В процессе калибровки или верификации измерительной площадки проверяют, что уровень неидеальности площадки находится в приемлемых пределах, но он не влияет и не вносит вклад, обусловленный неопределенностью площадки. Неопределенность измерений может состоять из составляющей инструментальной неопределенности и составляющей, обусловленной неидельностью площадки (например, измерения нормализованного затухания площадки в БЭК).

Примечание 1 — В этой классификации термин «инструментальный» более узок, чем в других документах, например CISPR 16-4-1. В соответствии с CISPR 16-4-1 и CISPR 16-4-2 в полностью безэховых камерах неопределенность площадки обусловлена исключительно неидеапьностью площадки и включена в инструментальную неопределенность измерений (ИНИ). Для других испытательных площадок (включая многолучевые электромагнитные среды, например, реверберационные камеры и более общие структуры с затуханием), даже идеальные площадки могут показывать свойственные неопределенности поля как дополнительные компоненты недостатка площадки. Наглядная модель внутренней неопределенности поля (ВНП) описана в 5.2.3.4.

Примечание 2 — В безэховой среде неопределенность измерений при завершенном испытании известна также как неопределенность соблюдения стандартов (НСС) в CISPR 16-4-1. В Руководстве ISO/IEC 99-2007 ВНИВ упомянута как определительная неопределенность (ОН).

4.3 Ограничения Руководства по выражению неопределенности измерений

Руководство по выражению неопределенности измерений (РВН), см. Руководство ISO/IEC 98-3, предлагает теоретическое обоснование, на основе которого был разработан настоящий стандарт. Тем не менее, РВН имеет фундаментальные ограничения. Если эти ограничения превышены, то результаты больше не действительны. По существу теоретическая структура РВН (см. [1]) основана:

a)    на законе распределения неопределенности (ЗРН);

b)    центральной предельной теореме (ЦПТ).

Чтобы убедиться в том, что оценка неопределенности, осуществленная в соответствии с процедурой, описанной в Руководстве ISO/IEC 98-3, может быть верной, предположения, требуемые для корректности ЗНР и ЦТП, должны быть удовлетворены. Приложение 1 Руководства ISO/IEC 98-3 описывает количественную методику, нацеленную на корректность закона распределения неопределенностей в случаях, где применение Руководства ICO/IEC 98-3 не проводит к достоверным результатам.

ЦПТ применяется, когда:

a)    модель измерения линейна или квазилинейна, т. е. она должна быть проверена по крайней мере с пригодным для цели приближением, что измеряемая величина может быть выражена как V = Cq + С]+ С2Х2 + ... + с_пXfl ;

b)    входные величины независимы;

9

c)    |c,-u(x/)| имеют соизмеримые значения;

d)    п достаточно велико (например, п >3).

Если требования a)-d) выполняются, то Y приблизительно описывается нормальной плотностью распределения вероятности, имеющей ожидаемое значение у и стандартную неопределенность и (у), где

у = с₀+с^+ с₂х₂ + ... + с_пх_п

и

и (у) = (сщ^))² +(c₂u(x₂)f +... + (с_пи(х_п))²

4.4 Принципы

При измерении эмиссии или испытаниях на помехоустойчивость необходима совокупность средств измерений. ИНИ — фундаментальная характеристика этой совокупности средств измерений.

На более фундаментальных уровнях процесс измерений включает в себя получения цифровых значений некоторых измеряемых величин. Истинные значения измеряемых величин обозначены здесь и далее как х .

Для выполнения измерений требуются некоторые цепи средств измерений (формирующих измерительную систему). Измерительная система будет возвращать числовое значение измеряемой величины, обозначенное как х'. Здесь это оценка истинного значения измеряемой величины х, потому что эти два параметра связаны согласно следующему уравнению

Pr(x' < X < х' + с/х') = g(x’)dx',    (1)

где функция истинного значения д(х'), является фундаментальной характеристикой измерительной системы. Функция д(х') формально представляется как ФПВ измерительной системы. Функция д(х') — фундаментально статистическая по своей природе, т. е. функция fif(x') определяет вероятность того, что заданная величина х' будет возвращена измерительной системой для данного истинного значения х измеряемой величины.

Пример вида функции д(х), характерной для сложных измерительных систем, представлен ниже (см. рисунок 3). Существенно, что приведенная форма — гауссовская. Это значит, что измерительная система наиболее вероятно вернет оценку значения измеряемой величины х', т. е. равную истинному значению измеряемой величины х. Однако значение, возвращаемое измерительной системой х', может отличаться от истинного значения х, соответствующего детерминированным свойствам gf(x).

10

ГОСТ IEC/TR 61000-1-6—2014

Рисунок 3 - Пример д(х')

Функция д(х) сложной измерительной системы имеет фундаментальное значение для интерпретации оценки, предоставляемой измерительной системой, описываемое вспомогательным рисунком 4 и рассмотрением показанных пяти точек А, В, С, D и £.

Отправной точкой является то обстоятельство, что, если измерительная система возвращает оценку х' истинного значения измеряемой величины х , не существует никаких знаний относительно определенного положения оценки в пределах диапазона д(х).

Рисунок 4 - Влияние д(х') на интерпретациюх'

Принимают, что истинное значение измеряемой величины х подвержено измерению с использованием измерительной системы с известной функцией д(х) и получена оценка х'.

Возможно, что во время измерения соотношение между истинным значением измеряемой величины х и оценкой х', возвращаемой измерительной системой, было таким, что:

-    в случае, отображенном на рисунке 4 как точка А, оценка х' имеет значительно недооцененное истинное значение х , и необходимо сделать поправку q кх', чтобы найти х ;

-    в случае, отображенном как точка В, оценка х' снова имеет недооцененное истинное значение (хотя и не настолько большое как в первом случае) и необходимо сделать поправку с₂ к х', чтобы найти х;

11

ГОСТ IEC/TR 61000-1-6—2014

- в случае, отображенном как точка С, оценка х' имеет верно предоставляемое значение истинной величины и нет необходимости проводить коррекцию х', чтобы найти х ;

в случае, отображенном как точка D, оценка х' имеет завышенное значение истинной величины и необходимо сделать поправку с₃ к х', чтобы найти х ;

в случае, отображенном как точка Е, оценка х' имеет слишком завышенное значение истинной величины и необходимо сделать поправку с₄ к х\ чтобы найти х .

Это значит, что истинное значение измеряемой величины может существовать вокруг оценки, возвращаемой измерительной системой в соответствии с представленной ФПВ (см. рисунок 5).

Рисунок 5 - Оценка, возвращаемая измерительной системой

12

ГОСТ IEC/TR 61000-1-6—2014

5. Формирование бюджета неопределенности измерений

5.1 Основные шаги

Таблица 1 обобщает шаги вычисления НИ.

Таблица 1- Основные шаги при вычислении НИ

Шаг Действие Квалификация испытательной лаборатории Статистические инструменты 1 Записать точное определение измеряемой или создаваемой величины Y 2 Собрать входные величины X, для НИ (т.е. диаграмму причинно-следственных связей). Определить модель уравнения. Y 3 Получить лучшие оценки х,- и ФПВ входных величин. Все предположения должны быть задокументированы. Y 4 Вычислить стандартную неопределенность и(х() каждой влияющей величины (используя оценки неопределенности либо типа А, либо типа В с применением простого деления с задаваемыми делителями для определенных ФПВ) Y 5 Оценить коэффициенты чувствительности с( входных величин Y 6 Получить вклады частных составляющих в стандартную неопределенность и, = с,- и(х,) Y 7 Объединить частные вклады для получения «общей стандартной неопределенности» ис, т.е. используя правило квадратного корня из суммы квадратов Y 8 Получить расширенную неопреде-ленность U для данного уровня доверия U = k uc, где к —коэффициент охвата для требуемого уровня доверия Y

Комментарии к шагам

Шаг 1

Например, при измерении эмиссии на открытой измерительной площадке измеряемой величиной является не просто напряженность поля в месте расположения приемной антенны, а максимальная напряженность электрического поля, дБ(мкВ/м), создаваемая объектом испытаний при горизонтальной и вертикальной поляризациях на заданном расстоянии от объекта на высоте в пределах 1-4 м над заземленной отражающей плоскостью при вращении объекта испытаний в азимутальной плоскости в пределах 360°. Подробное определение измеряемой величины также поможет определить входные величины. Таким же образом детализированное определение может относиться к величинам, которые будут воздействовать на объект испытаний при испытаниях на помехоустойчивость.

Шаг 2

Модель уравнения будет показывать, как вычисляется измеряемая величина, включая все возможные корректирующие факторы. Пример, взятый из CISPR 16-4-2 для измерения тока помех:

I = V_r + А_с + Yj- + S\/_sw +8Vp_g + 8V_pr +8V_nf +8M + 8Z_cp +8+8Z_AE +8V_env ,

13

где V_r — входное напряжение измерительного приемника;

А_с — затухание в соединительном кабеле;

Y_T — проводимость потерь пробника тока;

S'/sw ⁺⁸'^/ра ⁺⁸'^/рг ⁺⁸'^/nf — поправки приемника (см. CISPR 16-4-2);

5М — поправка на рассогласование;

5Z_cp — поправка к вносимому сопротивлению пробника тока;

5D_ae — поправки для погрешностей, вызванных помехами от вспомогательного оборудования

(ВО)

5Z_AE — поправка для погрешностей, вызванных отклонением полного сопротивления ВО от допускаемого полного сопротивления;

bV_env — поправка для влияния окружающей среды на оборудование.

Все величины в этом примере выражают в логарифмических единицах.

Корректировка — это компенсация систематической погрешности. Корректировка может быть известна из протоколов калибровки или внутренних задокументированых оценок испытательной лаборатории. Считается, что корректировка с неизвестной амплитудой равновероятна в сторону положительных или отрицательных значений и принимается равной нулю. Предполагается, что все известные поправки уже были применены в соответствии с моделью. Это выражено уравнением модели. Каждая коррекция (даже нуля) действует так же, как влияющая величина, имеющая приписанную неопределенность.

Шаг 3

Список следует записывать в форме таблицы.

Шаг 4

Стандартную неопределенность и(х,) вычисляют делением доверительного интервала для х,-на коэффициент, который зависит от ФПВ для х,- и от уровня доверия, связанного с интервалом. Для симметричной (7-образной, прямоугольной и треугольной ФПВ оцениваемая величинах, лежит между (х, -а) и (х, +а) с уровнем доверия в 100%, и(х,) принимают как а/V2, аД/з или аД/6 соответственно, где а = (а⁺ +а")/2- полуширина интервала. Для нормальной ФПВ делителем будет 2, если доверительный интервал для х, имеет уровень доверия 95% (значение равно удвоенному экспериментальному стандартному отклонению), или 1, если доверительный интервал для х, имеет уровень доверия 68% (значение — экспериментальное стандартное отклонение). В случае симметричной и несимметричной ФПВ, ожидаемое значение поправки есть бх,. В случае, когда ожидаемая величина не может быть вычислена по ФПВ, предполагается, что для исправления результата измерений будет использоваться величина бх, = с,^а⁺ -a~^jj2. Если эта величина незначительна (т. е. очень мала по

сравнению со стандартной неопределенностью), то приемлемо использовать среднее значение этих двух границ.

14

ГОСТ IEC/TR 61000-1-6—2014

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

© Стандартинформ, 2015

В Российской Федерации настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

ГОСТ IEC/TR 61000-1-6—2014

Шаг 5

Коэффициенты чувствительности — частные производные функций в модели для измеряемых величин относительно изменения влияющей величины. Если функции модели линейные, выраженные в логарифмических единицах, все коэффициенты чувствительности с,- становятся 1 или 1 (с, =1 или минус 1), и поэтому не записаны в таблице.

Шаг 6

Если с, = 1 то все и, = и(х,).

Шаг 7

Объединенную стандартную неопределенность в случае, если все входящие величины некор-релированы, вычисляют с использованием выражения

Шаг 8

Расширенную неопределенность вычисляют с использованием U(y) = k-u_c(y). Примеры к: если необходимо описать, что неопределенность ниже или равна 1/(у) при уровне доверия 95 %, тогда к должно быть равно 2 (более точно 1,96). Если необходимо, чтобы результат измерения был ниже порога с уровнем доверия 95 %, то следует брать к, равное 1,64 для сравнения результата измерения R с порогом L (R + U<L) [2].

5.2 Функции плотности вероятности

5.2.1    Прямоугольная ФПВ

5.2.1.1    Краткий обзор

Прямоугольную ФПВ применяют для величин, имеющих следующие характеристики:

- известно, что они существуют в пределах конечного интервала а ,а

-    нет правдоподобной информации, что величина примет заданное значение в пределах известного конечного интервала |^a“,a⁺J;

-    предполагается, что величина равновероятно примет любое значение в пределах известного конечного интервала |^a“,a⁺J;

Прямоугольная ФПВ также известна как равномерная ФПВ.

5.2.1.2    Применение

Прямоугольную ФПВ применяют к величинам, значения которых, как известно, ограничены в пределах некоторого конечного интервала, но для которых нет никакой информации относительно вероятности величины, принимающей данное значение в пределах этого известного, конечного интервала.

Примером для использования прямоугольной ФПВ является установленный изготовителем или стандартом допуск для оценки вклада неопределенности. Этот допуск определяет конечный интервал, в котором значения параметра могут варьироваться, но не предоставляется никакой информации относительно вероятности величины, принимающей любое данное значение в пределах этого интервала.

5.2.1.3    Диаграмма

Прямоугольная ФПВ на интервале а",а⁺ а" <а⁺) представляется в виде

ГОСТ IEC/TR 61000-1-6—2014

Содержание

1    Область применения....................................................................................................................................1

2    Нормативные ссылки...................................................................................................................................1

3    Термины, определения, обозначения и сокращения................................................................................2

3.1    Термины и определения........................................................................................................................2

3.2    Обозначения...........................................................................................................................................6

3.3    Сокращения............................................................................................................................................7

4    Общие положения........................................................................................................................................8

4.1    Обзор.......................................................................................................................................................8

4.2    Классификация вкладов в неопределенность измерений..................................................................8

4.3    Ограничения Руководства по выражению неопределенности измерений.......................................9

4.4    Принципы..............................................................................................................................................10

5    Формирование бюджета неопределенности измерений........................................................................13

5.1    Основные шаги.....................................................................................................................................13

5.2    Функции плотности вероятности.........................................................................................................16

5.3    Понятие оцениваний неопределенности типов А и В.......................................................................27

5.4    Статистики выборок.............................................................................................................................34

5.5    Преобразование из линейных величин в децибелы и наоборот.....................................................40

6    Применение неопределенности измерений............................................................................................44

7    Документирование вычисления неопределенности измерений............................................................49

Приложение А (справочное) Примеры оценки неопределенности измерений

при измерении эмиссии.......................................................................................................50

Приложение В (справочное) Пример оценки неопределенности измерений

при установке уровня испытания на помехоустойчивость...............................................57

Библиография.................................................................................................................................................60

Приложение ДА (справочное) Сведения о соответствии межгосударственных стандартов

ссылочным международным стандартам..........................................................................63

IV

ГОСТ IEC/TR 61000-1-6—2014

Введение

Стандарты серии МЭК 61000 публикуются отдельными частями в соответствии со следующей структурой:

-    часть 1. Общие положения:

общее рассмотрение (введение, фундаментальные принципы), определения, терминология;

-    часть 2. Электромагнитная обстановка:

описание электромагнитной обстановки, классификация электромагнитной обстановки, уровни электромагнитной совместимости;

-    часть 3. Нормы:

нормы электромагнитной эмиссии, нормы помехоустойчивости (в тех случаях, когда они не являются предметом рассмотрения техническими комитетами, разрабатывающими стандарты на продукцию);

-    часть 4. Методы испытаний и измерений:

методы измерений, методы испытаний;

-    часть 5. Руководства по установке и помехоподавлению:

руководства по установке, методы и устройства помехоподавления;

-    часть 6. Общие стандарты;

-    часть 9. Разное.

Каждая часть далее подразделяется на несколько частей, которые могут быть опубликованы в качестве международных стандартов или технических требований/условий, или технических отчетов; некоторые из которых были уже опубликованы, как разделы. Другие будут опубликованы с указанием номера части, за которым следует дефис, а затем номер раздела (например, 61000-6-1).

V

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ    СТАНДАРТ

Электромагнитная совместимость (ЭМС)

Часть 1-6

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Руководство по оценке неопределенности измерений

Electromagnetic compatibility (EMC). Part 1-6. General.

Guide to assessment of measurement uncertainty

Дата введения — 2015—03—01

1    Область применения

Настоящий стандарт содержит методы и общую информацию для оценки неопределенности измерений и представляет собой руководство для понимания общих положений неопределенности измерений в серии стандартов IEC 61000.

Целью настоящего стандарта является: предоставление рекомендаций техническим комитетам, в том числе, разрабатывающим стандарты на продукцию, и органам по оценке соответствия по вопросам формирования бюджетов неопределенности измерений; предоставление возможности сравнивать эти бюджеты в лабораториях, имеющих сходные свойства влияющих величин; согласование обработки неопределенности измерений в комитетах ЭМС МЭК.

Любые факторы, влияющие на неопределенность измерений, упомянутые в настоящем стандарте, следует рассматривать как примеры. Технические комитеты, ответственные за подготовку основополагающих стандартов в области помехоустойчивости, ответственны за определение факторов, вносящих вклад в неопределенность измерений при использовании их основного метода испытаний.

Настоящий стандарт содержит описание применения:

-    метода оценки неопределенности измерений (MU);

-    математических формул для функций плотности вероятности (ФПВ);

-    аналитической оценки статистических оценок;

-    поправки результатов измерений;

-    документации.

Настоящий стандарт не предназначен ни для обобщения всех величин, влияющих на неопределенность измерений, ни для определения, насколько неопределенность измерений должна быть принята во внимание при определении соответствия требованиям ЭМС.

Примечание - Некоторые из примеров, приведенных в настоящем стандарте, взяты из публикаций IEC, отличающихся от серии IEC 61000, в которых уже реализованы процедуры оценки, представленные здесь. Эти примеры использованы для иллюстрации принципов.

2    Нормативные ссылки

Следующие документы (полностью или частично) являются нормативными ссылками и необходимы для применения настоящего стандарта. Для датированных ссылок применяют только указанное издание. Для недатированных ссылок применяют последнее издание ссылочного документа (включая любые изменения).

Издание официальное

IEC 60050-161:1990 International Electrotechnical Vocabulary (IEV) — Chapter 161: Electromagnetic compatibility

[Международный электротехнический словарь (МЭС). Глава 161. Электромагнитная совместимость]

CISPR 16-1-1:2010 Specification for radio disturbance and immunity measuring apparatus and methods — Part 1-1: Radio disturbance and immunity measuring apparatus — Measuring apparatus

(Требования к аппаратуре для измерения радиопомех и помехоустойчивости и методы измерений. Часть 1-1. Аппаратура для измерения радиопомех и помехоустойчивости. Измерительная аппаратура).

CISPR 16-4-2:2011 Specification for radio disturbance and immunity measuring apparatus and methods — Part 4-2: Uncertainties, statistics and limit modelling — Measurement instrumentation uncertainty

(Требования к аппаратуре для измерения радиопомех и помехоустойчивости и методы измерений. Часть 4-2. Неопределенности, статистика и моделирование норм. Инструментальная неопределенность измерений).

ISO/IEC Guide 98-3:2008 Uncertainty of measurement — Part 3: Guide to the

expression of uncertainty in measurement (GUM:1995) [Неопределенность измерений. Часть 3: Руководство по выражению неопределенности измерений (GUM:1995), исправленная первая редакция]

3 Термины, определения, обозначения и сокращения

3.1    Термины и определения

В целях настоящего стандарта применены термины по IEC 60050-161, а также следующие термины с соответствующими определениями.

Примечание — Некоторые из важных терминов IEC 60050-161 включены в термины, представленные ниже.

3.1.1    суммарная стандартная неопределенность (combined standard uncertainty): Стандартная неопределенность измерений, полученная при использовании частных стандартных неопределенностей измерений, связанных с входными величинами в модели измерений.

[Руководство ISO/IEC 99:2007, термин 2.31, допущенный термин стал предпочтительным (и только) термином]

3.1.2    уровень доверия (confidence level): Вероятность, обычно выраженная в процентах, того, что истинное значение статистически оцененной величины находится в пределах предустановленного интервала в окрестности оцененного значения.

[IEC 60050-393:2003, 393-18-31]

3.1.3    коэффициент охвата (coverage factor): Числовой коэффициент, используемый в качестве множителя суммарной стандартной неопределенности для получения расширенной неопределенности.

[Руководство ISO/IEC 99:2007, термин 2.36, измененный — Примечание было удалено]

3.1.4    интервал охвата (coverage interval): Интервал, содержащий набор значений измеряемой величины с установленной вероятностью, основанной на доступной информации.

[Руководство ISO/IEC 99:2007, термин 2.36, измененный — Истинные значения величины были изменены на значения величины]

3.1.5    вероятность охвата (coverage probability): Вероятность того, что набор значений измеряемой величины содержится в пределах указанного интервала охвата.

[Руководство ИСО/МЭК 99:2007, термин 2.37, измененный — Истинные значения величины были изменены на значения величины]

3.1.6    функция распределения (distribution function): Функция, задающая каждому значению % вероятность того, что случайная переменная величина X будет меньше или равна £ :

G(^) = Pr(X<^).

[Руководство ISO/IEC 98-3, Приложение 1:2008, определение 3.2]

3.1.7    погрешность (error): Разность значения измеряемой величины и опорного значения величины.

ГОСТ IEC/TR 61000-1-6—2014

[Руководство ISO/IEC 99:2007, термин 2.16, измененный — Второй принятый термин стал предпочтительным (и только) термином]

3.1.8    расширенная неопределенность (expanded uncertainty): Величина, определяющая интервал для результатов измерений, который, как ожидается, охватит большую часть распределения значений, которые могли обоснованно быть приписаны измеряемой величине.

[Руководство ISO/IEC 98-3:2008, термин 2.3.5, измененный — Примечания 1-3 были удалены]

3.1.9    электромагнитная совместимость; ЭМС (electromagnetic compatibility; ЕМС): Способность оборудования или системы функционировать удовлетворительно в ее электромагнитной обстановке без создания недопустимых электромагнитных помех чему-либо в этой обстановке.

[IEC 60050-161:1990, 161-01-07]

3.1.10    эмиссия (emission): Явление, при котором электромагнитная энергия исходит от источника.

[IEC 60050-161:1990, 161-01-08, измененный — Добавление «электромаг-нитный» к термину

было удалено]

3.1.11    уровень эмиссии (emission level); уровень эмиссии от источника помех (emission level from a disturbing source): Уровень определенной электромагнитной помехи, создаваемой конкретным устройством, оборудованием или системой.

[IEC 60050-161:1990, 161-03-11]

3.1.12    норма эмиссии (emission limit); норма эмиссии от источника помех (emission limit from a disturbing source): Регламентированный максимальный уровень эмиссии источника электромагнитных помех.

[IEC 60050-161:1990, 161-03-12]

3.1.13    помехоустойчивость (immunity); устойчивость к электромагнитной помехе (immunity to a disturbance): Способность устройства, оборудования или системы функционировать без ухудшения в присутствии электромагнитной помехи.

[IEC 60050-161:1990, 161-01-20]

3.1.14    норма помехоустойчивости (immunity limit): Регламентированный минимальный уровень помехоустойчивости.

[IEC 60050-161:1990, 161-03-15]

3.1.15    испытательный уровень при испытаниях на помехоустойчивость (immunity test level): Уровень испытательного сигнала, используемого для имитации электромагнитной помехи, при проведении испытаний на помехоустойчивость.

[IEC 60050-161:1990, 161-04-41]

3.1.16    показание [indication]: Значение величины, предоставляемое средством измерений или измерительной системой.

[Руководство ИСО/МЭК 99:2007, термин 4.1, измененный — Примечания 1 и 2 были удалены]

3.1.17    влияющая величина (influence quantity): Величина, которая не является измеряемой, но влияет на результат измерений.

[IEC 60050-394:2007, 394-40-27, измененный — Примечание было удалено]

3.1.18    инструментальная неопределенность; ИН (instrumentation uncertainty; IU); инструментальная неопределенность измерений; ИНИ (measurement instrumentation uncertainty; MIU): Параметр, связанный с величиной, характеризующей помеху, создаваемую во время измерения эмиссии или приложенную при испытаниях на помехоустойчивость, который характеризует разброс значений, которые могли бы быть обоснованно приписаны измеряемой величине, индуцированных всеми соответствующими влияющими величинами, которые относятся к средствам измерений или испытательному оборудованию.

Примечание 1 — Т ермин «инструментальная неопределенность; ИН» предназначен для применения при измерениях эмиссии и испытаниях на помехоустойчивость. В серии стандартов СИСПР 16 используется также термин «инструментальная неопределенность измерений; (ИНИ)».

Примечание 2 — Базируется на IEC 60359:2001, термин 3.1.4

3.1.19    внутренняя неопределенность измеряемой величины (intrinsic uncertainty of the measur-and): Минимальная неопределенность, которая может быть указана в описании измеряемой величины

Примечание 1    —    Теоретически    внутренняя    неопределенность    измеряемой    величины    может

быть получена, если величина была измерена с помощью измерительной системы, имеющей пренебрежимо малую инструментальную неопределенность измерений.

3

Примечание 2 — Ни одна величина не может быть измерена с постоянно малой неопределенностью, так как любая данная величина определяется или определена при заданном уровне детализации. Если попытаться измерить заданную величину с неопределенностью ниже, чем ее собственная внутренняя неопределенность, то ее необходимо переопределить с более высокой детализацией, так что на самом деле это фактически измерение другой величины. См. также Руководство ИСО/МЭК 98-3:2008, приложение D, подраздел D.I.I.

Примечание 3 — Результат измерений, выполненный с внутренней неопределенностью измеряемой величины, может быть назван лучшим измерением рассматриваемой величины.

[IEC 60359:2001, термин 3.1.11, измененный — Было добавлено дополнительное пояснение, т. е. Примечание 1]

3.1.20    уровень (level); уровень величины, изменяющейся во времени (level of a time varying quantity): Значение величины такой, как мощность или величина поля, которое измеряется и/или оценивается регламентированным способом в течение определенного временного интервала.

[IEC 60050-161:1990, 161-03-01, измененный — Примечание было удалено]

3.1.21    границы погрешности средства измерений (limits of error of a measuring instrument): Предельное значение погрешности измерений по отношению к известному значению исходной величины, допускаемое спецификациями или правилами для данного измерения, средства измерений или измерительной системы.

[Руководство ISO/IEC 99:2007, термин 4.26, измененный — Термин был уточнен, примечания 1 и 2 были удалены]

3.1.22    измеряемая величина (measurand): Конкретная количественная величина, подлежащая измерению.

[IEC 60050-311:2001,311-01-03]

3.1.23    измерительная погрешность (measurement accuracy); погрешность измерений (accuracy of measurement); устаревшее точность измерений (precision of measurement): Близость соответствия между измеренным значением величины и истинным значением измеренной величины.

Примечание 1 — Точность — качественное понятие.

[IEC 60050-311:2001, 311-06-08, измененный — Термин был изменен и заменен двумя терминами, примечание 1 было удалено, примечание 2 было заменено пояснением]

3.1.24    точность измерений (measurement precision): Близость соответствия между показателями или значениями измеряемой величины, полученными с помощью повторяющихся измерений для одних и тех же или подобных объектов при определенных условиях.

[Руководство ISO/IEC 99:2007, термин 2.15, измененный — Примечания 1-4 были удалены]

3.1.25    результат измерений (measurement result): Набор значений величины, приписываемых измеряемой величине вместе с какой-либо другой имеющейся информацией.

[IEC 60050-311:2001, 311-01-01, исправленное — Термин был изменен, определение расширено. Примечания 1-5 были удалены]

3.1.26    измерительная система (measuring system): Полный набор средств измерений и другого оборудования, объединенный для осуществления определенных измерений.

[IEC 60050-311:2001,311-03-06]

3.1.27    правильность измерений (measurement trueness): Близость соответствия между средним бесконечного числа значений повторяющейся измеряемой величины и истинным значением величины.

[Руководство ISO/IEC 99:2007, термин 2.14, измененный — Дан только предпочтительный термин, а примечания 1-3 были удалены]

3.1.28    неопределенность измерений; НИ (measurement uncertainty; MU): Неотрицательный параметр, характеризующий разброс значений величины, приписываемых измеренной величине, основанный на используемой информации.

[Руководство ISO/IEC 99:2007, термин 2.26, измененный — Дан только предпочтительный термин, а примечания 1-4 были удалены]

3.1.29    функция плотности вероятности; ФПВ (probability density function; PDF): Производная, если она существует, функции распределения:

dG(c)

d4

Примечание 1 — g(§)cf§ называется элементом вероятности:

4

ГОСТ IEC/TR 61000-1-6—2014

g(Z₎)d$ = Pr($<X<$ + d£₎).

[Руководство ISO/IEC 98-3:2008, термин 3.3, измененный — Уравнение было изменено]

3.1.30    случайная погрешность (random error): Разность между измерением и средним, которое является результатом бесконечно большого числа измерений той же измеряемой величины, осуществляемых при повторяющихся условиях.

[IEC 60050-394:2007, 394-40-33, измененный — Определение было изменено и примечания 1 и 2 были удалены]

3.1.31    повторяемость (repeatability); повторяемость результатов измерений (repeatability of results of measurement): Близость соответствия между результатами удовлетворительных измерений одной и той же измеряемой величины, осуществляемых при одних и тех же условиях измерений, т. е.:

-    по одной и той же методике измерений;

-    одним и тем же наблюдателем;

-    с помощью одних и тех же средств измерений, использованных при одних и тех же условиях;

-    в одной и той же лаборатории;

-    в пределах относительно короткого интервала времени.

[IEC 60050-311:2001,311-06-06, измененный — Примечание было удалено]

3.1.32    воспроизводимость измерений (reproducibility of measurements): Близость соответствия между результатами измерений одного и того же значения величины, когда отдельные измерения выполнены при разных условиях измерений таких как:

-    принцип измерения;

-    метод измерения;

-    наблюдатель;

-    средства измерений;

-    эталоны;

-    лаборатория;

-    при использования средств измерений в условиях, отличающихся от обычных условий применения;

-    по прошествии интервалов времени, относительно длинных по сравнению с длительностью одного измерения.

Примечание 1 — Термин «воспроизводимость» также относится к случаю, когда только определенные из вышеуказанных условий учитываются при условии, что эти положения изложены.

[IEC 60050-311:2001, 311-06-07, измененный — Примечание 1 было удалено, а примечание 2 перенумеровано как примечание 1]

3.1.33    коэффициент чувствительности (sensitivity coefficient): Отношение между изменением оценки выходной величины у и соответствующим изменением оценки входной величины х,.

3.1.34    стандартное отклонение одного измерения в серии измерений (standard deviation of а single measurement in a series of measurement): Параметр, характеризующий разброс результата, полученный в серии из п измерений одной и той же измеряемой величины

где q среднее значение п измерений.

[Руководство ISO/IEC 98-3:2008, термин В.2.17, измененный — Термин, определение и уравнение были изменены, а примечания 1-4 удалены]

3.1.35 стандартное отклонение арифметического среднего серии измерений (standard deviation of the arithmetic mean of a series of measurements): Параметр, характеризующий разброс арифметического среднего серии независимых измерений одного и того же значения измеряемой величины, выражаемый формулой

5