Meetonzekerheidsberekening voor anorganische rookgassen

Presentatie over: "Meetonzekerheidsberekening voor anorganische rookgassen"— Transcript van de presentatie:

1 Meetonzekerheidsberekening voor anorganische rookgassen
17/09/2018 Meetonzekerheidsberekening voor anorganische rookgassen Gert Otten, Raf De Fré, Wendy Swaans

2 Inhoud Omkadering Berekening Meetonzekerheid
Meetonzekerheid volgens GUM-methode Conclusies/Vragen 17/09/2018

3 1. Omkadering Berekening van meetonzekerheid verplicht voor erkende laboratoria op basis van ISO 17025: volgens paragraaf dient de meetonzekerheid bepaald te worden voor alle kalibraties en metingen Artikel §5 van Vlarem II: som van alle systematische en toevallige fouten mag niet meer dan 30% bedragen van het resultaat van de meting 17/09/2018

4 1. Omkadering Berekening van meetonzekerheid verplicht voor erkende laboratoria op basis van Europese normen voor CO,NOx,SO2 en O2; To use the EN standards as the SRM, the user shall demonstrate that the overall uncertainty of the method is better or equal to the given overall uncertainty of the EN standards Compendiummethode essentiële kwaliteitsvereisten voor emissiemetingen; Elk erkend laboratorium dient voor de metingen met monitoren te beschikken over een evaluatie van de meetonzekerheid volgens de vereisten van EN tot en 17/09/2018

5 1. Omkadering 17/09/2018

6 2. Berekening van meetonzekerheid
twee benaderingsmogelijkheden Top down methode Methode beschreven in CMA/6/B (zie Formule U = |b| +2*utot met IbI = bias utot= CV= reproduceerbaarheidsvariatiecoëfficiënt Pluspunten van deze methode; steunt op reële, vastgestelde prestatiekenmerken en kwaliteitscontrolegevens onderlinge interactie van verschillende bronnen reeds vervat in kwaliteitscontrolegegevens eenvoudige methode 17/09/2018

7 2. Berekening van meetonzekerheid
twee benaderingsmogelijkheden Top down methode Minpunten van deze methode; geen volledige dekking van de matrix/range “gemiddelde” onzekerheid voor de meetrange enkel betekenisvol bij voldoende kwaliteitscontrolegegevens vb ringtestgegevens in verschillende meetbereken en matrixen 17/09/2018

8 2. Berekening van meetonzekerheid
twee benaderingsmogelijkheden Methode van propagatie van fouten: bottom-up-benadering (CMA/6/B) Beschreven in de GUM (NBN ENV 13005, jan 2003) Identificatie en kwantificatie van de significante onzekerheidsbronnen totale meetonzekerheid door combinatie van individuele onzekerheden Pluspunten van deze methode; volledige matrix + range meetonzekerheid voor elk resultaat 17/09/2018

9 2. Berekening van meetonzekerheid
twee benaderingsmogelijkheden Methode van propagatie van fouten: bottom-up-benadering Minpunten van deze methode; gevaar voor niet in rekening brengen van bepaalde bronnen verschillende en moeilijke inschatting van bepaalde invloedsfactoren (vb. omgevingsfactoren) input van leveranciers nodig bijkomende validatie noodzakelijk 17/09/2018

10 3. Meetonzekerheid volgens GUM-methode
Methode van propagatie van fouten: bottom-up-benadering voorschreven methode in EN-normen NBN EN (O2), NBN EN (NOx) en NBN EN (CO) Wiskundige uitdrukking: concentratie van de parameter is de concentratie van de analyser + correcties omwille van afwijkingen geassocieerd met invloedsfactoren en performantiekarakteristieken: CNO ppm = CNO,read+ Corrfit+ Corr0,dr+ Corrs,dr+ Corrrep+ Corradj+ ΣCorrinfl+ Corrint 17/09/2018

11 3. Meetonzekerheid volgens GUM-methode
Methode van propagatie van fouten: bottom-up-benadering voor elke correctie wordt de standaard meetonzekerheid berekend gecombineerde meetonzekerheid u wordt berekend volgens onderstaande formule Uitgebreide meetonzekerheid U=2*u 17/09/2018

12 3. Meetonzekerheid volgens GUM-methode
Methode van propagatie van fouten: bottom-up-benadering Gevoeligheidscoëfficiënten worden gelijk gesteld aan 1 zodanig dat onderstaande formule wordt bekomen u(Cread)= 0 → afhankelijk van resolutie van uitgangssignaal en datalogger 17/09/2018

13 3. Meetonzekerheid volgens GUM-methode
Methode van propagatie van fouten: bottom-up-benadering Er wordt onderscheid gemaakt wordt tussen type A en type B-evaluaties van de standaard meetonzekerheid Type A-evaluatie: de standaard meetonzekerheid wordt statistisch bepaald door uitvoering van een aantal herhaalmetingen Voorbeeld herhaalbaarheid op zero en span-niveau Type B-evaluatie: de standaard meetonzekerheid wordt bepaald op basis beschikbare informatie Voorbeeld: onzekerheid op ijkgasconcentratie Voorbeeld: omgevingsdruk, omgevingstemperatuur , netspanning en gasdebiet, uitgedrukt als toleranties 17/09/2018

14 3. Meetonzekerheid volgens GUM-methode
Methode van propagatie van fouten: bottom-up-benadering EN-normen geven een tabel met performantiekarakteristieken voor de analyser en voor het staalnamesysteem (zie volgende pagina’s) In bijlages van EN-normen wordt een handleiding gegeven voor de berekening van elke standaard meetonzekerheid geassocieerd met deze perfomantiekarakteristieken + bijdrage onzekerheid ijkgas “Vergeten" bijdrages: verliezen en lekken 17/09/2018

15 Performantiekarakteristieken
voorbeeld: Performantiekarakteristieken EN 15058 17/09/2018

16 Performantiekarakteristieken
voorbeeld: Performantiekarakteristieken EN 15058 17/09/2018

17 3. Meetonzekerheid volgens GUM-methode
Methode van propagatie van fouten: bottom-up-benadering Standaard meetonzekerheid wordt berekend op basis van formule voor variantie uit de GUM Schatting van variantie op basis van n herhaalmetingen (type-A evaluatie) Formule 17/09/2018

18 3. Meetonzekerheid volgens GUM-methode
Methode van propagatie van fouten: bottom-up-benadering Berekening van de variantie volgens bovenstaande formule ingeval van opgegeven tolerantie Bv tolerantie op spandrift = ±a Formule wordt 17/09/2018

19 Rechthoekige distributies en standaardonzekerheid u(x)
Δxmin Δxmax u(x) xmin xmax xn assymmetrische distributie veel bij invloedsfactoren bv. Temp +10 /-15 °C zie EN/ISO 14956 let op: negatieve Δ.Δ term symmetrische distributies bv. tolerantie ± a 17/09/2018

20 3. Meetonzekerheid volgens GUM-methode
Bereken de standaardmeetonzekerheid van elke bron als een absoluut getal (niet relatief) Berekening van standaardmeetonzekerheid: 3 gevallen Voor waarschijnlijkheidsverdeling met een constante waarschijnlijkheid tussen een boven-en ondergrens Voorbeelden: lineariteitsafwijking, zero drift, span drift, invloedsfactoren (P,T,netspanning en gasdebiet), interferenten Statistisch bepaalde standaardmeetonzekerheid Herhaalbaarheid op zero/spanniveau Onzekerheid op ijkgasfles; opgelet delen door 2 als 95%- betrouwbaarheidsinterval is gegeven 17/09/2018

21 3. Meetonzekerheid volgens GUM-methode
Standaardmeetonzekerheden volgens EN 15058 Lineariteitsafwijking formule met Xfit,max maximale afwijking tussen gemeten waarde en berekende waarde op basis van de regressielijn, uitgedrukt in % van het meetbereik 17/09/2018

22 3. Meetonzekerheid volgens GUM-methode
Standaardmeetonzekerheden volgens EN 15058 Zerodrift Formule met X0 de vastgestelde zerodrift, uitgedrukt in % van het meetbereik Spandrift met Xs de vastgestelde spandrift, uitgedrukt in % van het meetbereik 17/09/2018

23 3. Meetonzekerheid volgens GUM-methode
Standaardmeetonzekerheden volgens EN 15058 Invloedsfactoren P,T, gasdebiet en elektrische spanning Formule cj gevoeligheidscoëfficiënt; geeft het effect van de variatie van de invloedsfactor weer op de respons van de analyser Xj, max/min/adj respectievelijk de maximale, de minimale en de waarde van de invloedsfactor bij calibratie van de monitor 17/09/2018

24 3. Meetonzekerheid volgens GUM-methode
Standaardmeetonzekerheden volgens EN 15058 Invloed van interferenten Formule cj gevoeligheidsfactor Intj,test concentratie van de interferent tijdens laboratoriumtesten Intj, max/min/adj respectievelijk de maximale, de minimale en de waarde van de invloedsfactor bij calibratie van de monitor 17/09/2018

25 3. Meetonzekerheid volgens GUM-methode
Standaardmeetonzekerheden volgens EN 15058 Invloed van interferenten meetonzekerheid bepalen voor elke interferent som maken van meetonzekerheden van interferenten met positief invloed op meetwaarde/som maken van meetonzekerheden van interferenten met negatieve invloed op meetwaarde grootste som wordt ingebracht in de berekening, kleinste som wordt niet in rekening gebracht vaak moeilijke oefening om zelf invloedsfactoren te bepalen gegevens van leverancier opvragen mogelijkheid om op te nemen in ringtesten van volgende ja(a)r(en) 17/09/2018

26 3. Meetonzekerheid volgens GUM-methode
Standaardmeetonzekerheden volgens EN 15058 Herhaalbaarheid op zero/spanniveau Formule Met S rep = grootste waarde van de standaard meeonzekerheid op zero en span niveau respectievelijk, uitgedrukt in % van het meetbereik Invloed van ijkgas Met X cal = uitgebreide onzekerheid (95%-betrouwbaarheidsinterval) op ijkgasfles 17/09/2018

27 3. Meetonzekerheid volgens GUM-methode
Methode van propagatie van fouten: bottom-up-benadering Concreet voorbeeld uit norm EN 15058 Meetbereik: 100 ppm, ELV = 40 ppm 17/09/2018

28 3. Meetonzekerheid volgens GUM-methode
Methode van propagatie van fouten: bottom-up-benadering Concreet voorbeeld uit norm EN 15058 Meetbereik: 100 ppm, ELV = 40 ppm 17/09/2018

29 3. Meetonzekerheid volgens GUM-methode
Methode van propagatie van fouten: bottom-up-benadering Concreet voorbeeld uit norm EN 15058 Meetbereik: 100 ppm, ELV = 40 ppm 17/09/2018

30 3. Meetonzekerheid volgens GUM-methode
Evaluatie berekening gecombineerde meetonzekerheid volgens EN 15058 Vaststelling; bijdrages van een aantal invloedsfactoren lijkt te hoog ingeschat; voorbeelden Lineariteitsafwijking Standaarheidmeetonzekerheid op basis van Xfit,max en gerelateerd aan meetbereik Alternatief; bepaal absolute afwijking Xfit,meas ter hoogte van meetwaarde en breng in als u (corrfit)= Xfit,meas Span drift Standaarheidmeetonzekerheid op basis van Xs, uitgedrukt als % van meetbereik en gerelateerd aan meetbereik Alternatief; bepaal Xs, uitgedrukt als % van meetbereik en relateer aan de meetwaarde 17/09/2018

31 3. Meetonzekerheid volgens GUM-methode
Evaluatie berekening gecombineerde meetonzekerheid volgens EN 15058 Vaststelling; bijdrages van een aantal invloedsfactoren lijkt te hoog ingeschat; voorbeelden Herhaalbaarheid Standaarheidmeetonzekerheid op basis van Srep,max en gerelateerd aan meetbereik Alternatief; bepaal absolute afwijking Srep,meas ter hoogte van meetwaarde en breng in als u (corrrep)= Srep,meas 17/09/2018

32 3. Meetonzekerheid volgens GUM-methode
Evaluatie berekening gecombineerde meetonzekerheid volgens EN 15058 Vaststelling; bijdrages van een aantal invloedsfactoren lijkt te hoog ingeschat; voorbeelden Invloedsfactoren P,T,electrische netspanning, gasdebiet Standaardmeetonzekerheid gerelateerd aan meetbereik Correcte informatie nodig van leverancier; bij voorkeur TÜV-certificaat Indien niet beschikbaar , tracht een aantal invloedsfactoren zelf te bepalen; vb gasdebiet, omgevingstemperatuur indien niet beschikbaar, neem helft van performantiecriteria van de norm + meet schommelingen van T,P en gasdebiet tijdens metingen 17/09/2018

33 3. Meetonzekerheid volgens GUM-methode
Evaluatie berekening gecombineerde meetonzekerheid volgens EN 15058 Vaststelling; bijdrages van verliezen en lekken niet opgenomen in meetonzekerheid Bijdrage van lekken bewust achterwege gelaten omwille van bepaling van lekdebiet bij hoge onderdruk. Wat als lektest gebeurt met behulp van T-stuk. Vb criterium < 0,2vol% O2 bij aanbieden van stikstofgas komt overeen met een lek Xleak van 1% bijdrage wordt dan berekend als 17/09/2018

34 3. Meetonzekerheid volgens GUM-methode
Evaluatie berekening gecombineerde meetonzekerheid volgens EN 15058 Vaststelling; bijdrages van verliezen en lekken niet opgenomen in meetonzekerheid Bijdrage van verliezen niet te verwaarlozen Mogelijkheden; Bijdrage berekenen op basis van performantiekarakteristiek van de norm en relateren aan meetwaarde Zelf verliezen bepalen door zowel in begin als op einde van de meting controle/kalibratiegas zowel rechtstreeks als doorheen volledige monsternamesysteem te sturen en aan monitor aan te bieden; Absoluut verschil bepalen tussen beide manieren van aanbieden Gemiddelde nemen van test voor en na meting Inbrengen als absolute term, gedeeld door wortel 3 17/09/2018

35 4. Conclusies/Vragen Berekening gecombineerde meetonzekerheid volgens GUM-benadering verplicht uit te voeren Standaardmeetonzekerheid als absolute waarde berekenen voor elke invloedsfaktor: totale meetonzekerheid door combinatie Aantal bijdrages worden hoog ingeschat; voorstel tot alternatieve berekening Bijdrages van verliezen en lekken dienen opegenomen te worden Voor invloedsfaktoren P,T,gasdebiet, netspanning en interferenten nauwkeurige informatie nodig van leverancier Vragen? 17/09/2018