Sichere Unsicherheit

Auf Initiative der PTB wird die Behandlung von Messunsicherheiten in der Normung elektroakustischer Geräte künftig für alle verständlich.

Die PTB setzt die Anwendung des neuesten GUM-Dokumentes ISO/IEC Guide 98-4 [1] im internationalen Normungsgremium IEC/TC 29 „Electroacoustics“ durch. Damit wird zukünftig die Behandlung der Messunsicherheiten von elektroakustischen Messgeräten streng nach GUM [2] durchgeführt, bleibt aber trotzdem leicht nachvollziehbar.

Vorausgegangen war eine langjährige Diskussion im für Schallpegelmesser zuständigen Normungsgremium MT4 im TC29. Hier wurde bereits vor längerer Zeit von der PTB ein Mangel an der aktuell immer noch gültigen Fassung aus den Jahren 2002/2003 der Norm IEC 61672 „Sound level meters“ [3] aufgedeckt, der dazu führen kann, dass ein Schallpegelmesser zwar die strenge Bauartprüfung (in Deutschland von der PTB durchgeführt) besteht, aber durch die eher als Kurzprüfung ausgelegte periodische Prüfung (in Deutschland von Eichämtern und DAkkS-Laboratorien durchgeführt) durchfällt. Das Problem liegt in der ‚sturen‘ Anwendung des GUM, wie in den „Policy statements“ des TC29 in der bisherigen Fassung von 1996 [4] festgelegt. Danach wird aus dem Messwert einer gefundenen Abweichung und der zugehörigen Messunsicherheit auf den (wahren) Wert der gefundenen Abweichung geschlossen. Als Vergleichswert für die (wahren) Werte der verschiedenen zu prüfenden Messgrößen sind in der Norm konkrete Toleranzwerte festgehalten. Die Anforderungen an ein Messgerät und die Anforderungen an ein Prüflabor, das das Gerät auf Konformität untersucht, werden somit miteinander verstrickt (Bild 1, links). In mehrstufigen Zulassungssystemen, in denen mehrere Labore mit unterschiedlichen Fähigkeiten, und damit unterschiedlichen Messunsicherheiten, beteiligt sind, führt dies zwangsläufig zu widersprüchlichen Konformitätsaussagen.

Bild 1: Kriterien zur Konformitätsbewertung elektroakustischer Geräte im IEC/TC 29

Lange wurden teils kuriose Lösungsvorschläge in MT4 diskutiert, bis es der PTB gelang, das Gremium von der Anwendung des neuen GUM-Dokumentes ISO/IEC Guide 98-4 [1] zu überzeugen. Dieser Teil des GUM, an dessen Entstehung auch die PTB mitwirkt, behandelt Konformitätsprüfungen auf der Grundlage des GUM und führt unter anderem ein sehr elegantes System ein, das streng nach GUM-Richtlinien, aber trotzdem verständlich, sogenannte Akzeptanzen als Grenzwerte verwendet. Entgegen den Toleranzen werden anhand der Akzeptanzen direkt die Messwerte einer Messgröße abgeglichen. Die zugehörige Messunsicherheit fließt nicht direkt in das Konformitätskriterium mit ein, sondern definiert den Abstand von Toleranz- und Akzeptanzwert („guard band“) (Bild 2). Damit gelingt es, die Anforderungen an den Prüfling von den Anforderungen an das Prüflabor zu trennen. Ein solches Konformitätskriterium eignet sich auch in einem mehrstufigen Zulassungssystem. Obendrein wird die Behandlung der Unsicherheit transparent und der Umgang mit ihr im Messalltag sicherer (Bild 1, rechts).

Bild 2: Zusammenhang zwischen Toleranz und Akzeptanz

Der Vorschlag der PTB fand nicht nur im Gremium für Schallpegelmesser breite Zustimmung, sondern ebenso im übergeordneten TC29, so dass auf der jüngsten Sitzung im September in Kopenhagen beschlossen wurde, das neue GUM-Dokument in allen neuen Normen des IEC/TC 29 „Electroacoustics“ verbindlich anzuwenden.

Literatur:

[1] ISO/IEC Guide 98-4 “Uncertainty of measurement – Part 4: Role of measurement uncertainty in conformity assessment” (equivalent to JCGM 106). Veröffentlichung voraussichtlich 2013.

[2] GUM: Guide to the expression of uncertainty in measurement. The ISO/IEC Guide 98 series (equivalent to JCGM 100 series).

[3] IEC 61672 series “Sound level meters”

[4] “Statements of conformity in standards of IEC/TC 29”, 1996, Pretoria.

Ansprechpartner:

Christoph Kling, FB 1.6, AG 1.63, E-Mail: christoph.kling@ptb.de