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Analyse internationaler Ringvergleiche („key comparisons“)

Arbeitsgruppe 8.42

Übersicht

Internationale Ringvergleiche („key comparisons“) sind Vergleichsmessungen zwischen Laboratorien verschiedener metrologischer Staatsinstitute (NMIs), die im Rahmen des „Mutual Recognition Arrangement“ (Opens external link in new windowMRA) regelmäßig durchgeführt werden. Internationale Ringvergleiche ermöglichen die gegenseitige Anerkennung von  Kalibrierungen und Zertifikaten der metrologischen Staatsinstitute. Sie sind ein wichtiger Schritt bei der Unterstützung von internationalem Handel und gesetzlichem Messwesen. Die Abschlussberichte und technischen Daten zu abgeschlossenen Ringvergleichen sind in der Datenbank  Opens external link in new windowKCDB am Bureau International des Poids et Mesures (Opens external link in new windowBIPM) gespeichert und öffentlich zugänglich. Abbildung 1 zeigt ein typisches Beispiel von Ringvergleichsdaten.

Abb. 1: Beispieldaten eines Ringvergleiches zusammen mit dem Referenzwert (KCRV). Die Kontrollmessungen des sogenannten Pilotlaboratoriums sind blau markiert.

Forschung

Allgemein kann die Analyse von Ringvergleichen als eine Opens external link in new windowMetaanalyse betrachtet werden.  „Fixed effects” oder “random effects” Modelle werden häufig für solche Metaanalysen eingesetzt. Ein Schwerpunkt in der Forschung der PTB Arbeitsgruppe 8.42 ist die Entwicklung Bayes’scher Verfahren zur Schätzung dieser Modelle. Dies beinhaltet die Aufstellung von schwach-informativen oder geeigneten nicht-informativen Priorverteilungen sowie die Untersuchung der Eigenschaften der damit einhergehenden Inferenzen. Andere Forschungsthemen sind Szenarien, in denen die gemeinsame Messgröße eine zeitliche Veränderung aufweist, oder die Bestimmung der Aussagekraft von Ringvergleichen in Abhängigkeit von der Stabilität der gemeinsamen Messgröße und den Unsicherheiten, die die teilnehmenden Laboratorien angeben.

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Artikel

Titel: Analysis of Key Comparisons Incorporating Knowledge About Bias
Autor(en): I. Lira, A. G. Chunovkina, C. Elster and W. Wöger
Journal: IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement
Jahr: 2012
Band: 61
Ausgabe: 8
Seite(n): 2079--2084
DOI: 10.1109/TIM.2012.2193690
ISSN: 0018-9456
Web URL: http://ieeexplore.ieee.org/lpdocs/epic03/wrapper.htm?arnumber=6189781
Schlüsselwörter: Atmospheric measurements,Bayesian methods,Bismuth,Gaussian distribution,Laboratories,Measurement uncertainty,Particle measurements,Systematics,Uncertainty,laboratory bias estimation,measurement errors,measurement uncertainty,performance evaluation,statistical analysis,systematic effect,vanishing bias estimation
Marker: 8.42,KC
Zusammenfassung: A method is proposed for analyzing key comparison data. It is based on the assumption that each laboratory participating in the comparison exercise obtains independent and consistent estimates of the measurand and that, in addition, each laboratory provides an estimate of the quantity that collects all systematic effects that the laboratory took into account. The unknown value of the latter quantity, subtracted from its estimate, is defined as the laboratory's bias. The uncertainties associated with the estimates of the measurand and with the vanishing biases' estimates are also assumed to be reported. In this paper, we show that the information provided in this way may be of help for judging the performances of the laboratories in their correction of systematic effects. This is done by developing formulas for the final (consensus) estimates and uncertainties of the measurand and of the biases. Formulas for the final estimates and uncertainties of the pairwise differences between the biases are also developed. An example involving simulated key comparison data makes apparent the benefits of the proposed approach.

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