Physikalisch-Technische Bundesanstalt

Novel mathematical and statistical approaches to uncertainty evaluation

Damit Messungen etwas Wert sind, muss man ihre Unsicherheiten kennen. Messungen können nur dann aussagekräftig miteinander oder mit Referenzwerten verglichen werden, wenn man weiss, wie gesichert der jeweilige Messwert ist. Dies betrifft nicht nur, wie stark Werte streuen, wenn Messungen mehrfach durchgeführt werden, sondern auch systematische Einflüsse. Jeder Schritt in der Kalibrierkette vom Primärstandard zum Messgerät eines industriellen Endnutzers ist mit einer Fortpflanzung der Messunsicherheit verbunden. Eine unzuverlässige Unsicherheitsabschätzung hat daher unmittelbare negative wirtschaftliche Folgen. So haben Untersuchungen ergeben, dass eine Überschätzung des Wassergehalts in Rohöl von 0,5 % in einer einzigen Nordsee-Pipeline allein zu einem jährlichen Verlust von 2,7 Mio. € führen kann. Verbesserungen in der Genauigkeit von Cholesterin-Messungen seit 1968 haben in den USA zu einer Reduzierung falscher negativer Ergebnisse von 23,7 % auf 3 % geführt, womit eine Kostenersparnis von rund 100 Mio. US$ pro Jahr einherging.

Neue mathematische und statistische Ansätze werden benötigt, um Unsicherheitsabschätzungen in einer Vielzahl moderner metrologischer Anwendungen wie biochemischen Messungen und Nanometrologie vornehmen zu können. Im Projekt werden neue Methoden zur Abschätzung von Unsicherheiten inverser und Regressionsverfahren entwickelt werden, die später unter anderem Eingang in den Leitfaden für die Bestimmung der Messunsicherheit (GUM) finden sollen. Bereits im Projekt werden die neuen Methoden auf Bereiche angewendet werden, für die ein dringender Bedarf für neue Verfahren zur Unsicherheitsbestimmung besteht. Hierzu gehören neue analytische Technologien für die Biochemie und Biotechnologie (ELISA, PCR), Transportprozesse (thermophysikalische Eigenschaften von Materialien, Durchflussmessungen) sowie Scatterometrie, Brandschutz oder auch Konformitätsprüfungen von Gesundheitsprodukten.

Die PTB hat die Koordination des Projektes inne. Darüber hinaus leitet sie das technische Arbeitspaket, in dem verbesserte Methoden zur Unsicherheitsabschätzung von inversen und Regressionsproblemen entwickelt werden. Dies wird eine Verläßlichkeit und Vergleichbarkeit neuer analytischer Verfahren ermöglichen, ebenso wie für die Bestimmung thermophysikalischer Eigenschaften von Materialien und Kalibrierungen.

Weitere Informationen über das Projekt und die Projektpartner:

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Ansprechpartner

Dr. Markus Bär
Telefon: 030 3481 7687
E-Mail: markus.baer@ptb.de