Berechnung der Messunsicherheit

Der uncertaintyMANAGER setzt zwei unterschiedlichen Methoden zur Berechnung der Messunsicherheit ein. Bei der ersten Methode handelt es sich um die Unsicherheitsfortpflanzung, die im GUM Framework ausführlich beschrieben ist, und als zweite Berechnungsmethode setzen wir die Monte-Carlo Methode ein, die das erste GUM-Supplement im Detail beschreibt.

Klassische Methode der Unsicherheitsfortpflanzung:

Gemäss Näherung erster Ordnung (GUM) erhalten wir aus

Gleichung 1

den Erwartungswert

Gleichung 2

und die Varianz der Messgrösse Y und damit schlussendlich die kombinierte Standardunsicherheit.

Gleichung 3

Der UncertaintyManager ist das einzige Programm auf dem Markt bei dem alle partiellen Ableitungen der Gleichung der Messgrösse für die Berechnung der Messunsicherheit analytisch gebildet werden. Die Konkurrenzprodukte begnügen sich mit ungenaueren und weniger stabilen numerischen Annäherungen.

Monte Carlo Methode zur Berechnung der Messunsicherheit

Bei der Berechnung der Messunsicherheit mit Hilfe der Monte Carlo Methode wird für jeden Einfluss die entsprechende Verteilung mit n-Zufallswerten nachgebebildet. Als Beispiele dienen hier die Gauss- und Dreiecksverteilung:

  Normalverteilung   Dreiecksverteilung  

Im weiteren ist es möglich schiefe, also nicht symetrische Verteilungen bei der Berechnung der Messunsicherheit direkt zu berücksichtigen.

Log-Normalverteilung

Die n-Zufallszahlen der Verteilungen der einzelnen Einflüsse werden anschliessend über die mathematischen Gleichungen der Einflüsse und der Gleichung für die Messgrösse zu n-Werten einer Messung vereinigt. Aus diesen n-Werten der Messgrösse werden zum Schluss der Erwartungswert

Equation 1

und die Varianz und damit die Messunsicherheit berechnet.

Equation 2