examples uncertainty measurement
TRANSCRIPT
Minia University
From the SelectedWorks of Dr. Adel A. Elbaset
Summer August 7, 2021
Examples Uncertainty measurementAdel A. Elbaset, Minia University
Available at: https://works.bepress.com/dr_adel72/105/
إستشاري الاعمال الكهربية للمنشأت–إستشاري نظم الطاقة الجديدة والمتجدده –إستشاري نظم إدارة الجوده
Mobile : 01090343201 Email: [email protected]
Evaluation of measurement uncertainty
عادل عبدالباسط محمد . د. إعداد أ
1 / 230
Example
UNCERTAINTY CALCULATION
إستشاري الاعمال الكهربية للمنشأت–إستشاري نظم الطاقة الجديدة والمتجدده –إستشاري نظم إدارة الجوده
Mobile : 01090343201 Email: [email protected]
Evaluation of measurement uncertainty
عادل عبدالباسط محمد . د. إعداد أ
2 / 230
Prof. Dr. Adel A. ElbasetFaculty of Engineering, Minia University,
Mobile : 01090343201
مهندس استشارى
عادل عبدالباسط محمد/ الأستاذ الدكتور
-جددهإستشاري نظم الطاقة الجديدة والمت-إستشاري الاعمال الكهربية في المنشأت
إستشاري نظم إدارة الجوده
519229060سجل هندسي 1354/4استشارى رقم 7109/32قيد هـندسى
إستشاري الاعمال الكهربية للمنشأت–إستشاري نظم الطاقة الجديدة والمتجدده –إستشاري نظم إدارة الجوده
Mobile : 01090343201 Email: [email protected]
Evaluation of measurement uncertainty
عادل عبدالباسط محمد . د. إعداد أ
3 / 230
Example No. 1
UNCERTAINTY CALCULATION
إستشاري الاعمال الكهربية للمنشأت–إستشاري نظم الطاقة الجديدة والمتجدده –إستشاري نظم إدارة الجوده
Mobile : 01090343201 Email: [email protected]
Evaluation of measurement uncertainty
عادل عبدالباسط محمد . د. إعداد أ
4 / 230
Example
UNCERTAINTY CALCULATION FOR VOLTAGE
Product : MCB, 32 A, 240/ 415V, Single pole
Test : Short circuit test of MCB
Equipment used : Digitizer with Amplifier
Range used for calibration: 62.5 –1000 Volt
Accuracy : 0.16 % of Reading
Uncertainty of Digitizer with Amplifier from its calibration certificate : 0.281 %
Resolution : 0.0001 Volt
إستشاري الاعمال الكهربية للمنشأت–إستشاري نظم الطاقة الجديدة والمتجدده –إستشاري نظم إدارة الجوده
Mobile : 01090343201 Email: [email protected]
Evaluation of measurement uncertainty
عادل عبدالباسط محمد . د. إعداد أ
5 / 230
Reading No. Voltage (Volts)
1 250.20
2 250.30
3 250.10
4 250.20
5 250.30
Type A Evaluation
Mean Rdg. (Volts) = 250.22 Volts (R1+R2+R3+R4+R5)/ 5
Standard deviation = 0.0836 Volts
Std. uncertainty Ur = 0.0374 Volts Standard Deviation/ sqrt(5)
Degree of freedom = V1 = 5-1 = 4
Std. uncertainty (% Ur) = 0.0149 % Ur *100/ Mean Reading
إستشاري الاعمال الكهربية للمنشأت–إستشاري نظم الطاقة الجديدة والمتجدده –إستشاري نظم إدارة الجوده
Mobile : 01090343201 Email: [email protected]
Evaluation of measurement uncertainty
عادل عبدالباسط محمد . د. إعداد أ
6 / 230
Type B Evaluation
1. Uncertainty of Digitizer with Amplifier from its calibration certificate.
The distribution is normal and the coverage factor for approximately 95%
confidence level is 2
U1(%) = A1/ 2 = 0.281/ 2 = 0.141 %
U1 = 0.141 * 250.22 * 0.01 = 0.352 Volts
Estimate = 0.281* 250.22 * 0.01 = 0.703 Volts
Degree of freedom V2 = infinity
إستشاري الاعمال الكهربية للمنشأت–إستشاري نظم الطاقة الجديدة والمتجدده –إستشاري نظم إدارة الجوده
Mobile : 01090343201 Email: [email protected]
Evaluation of measurement uncertainty
عادل عبدالباسط محمد . د. إعداد أ
7 / 230
2. Accuracy of Digitizer with Amplifier from its calibration certificate
A2 = 0.16 % of reading = 0.16 * 250.22 * 0.01 = 0.400 Volts
For rectangular distribution, the standard uncertainty
= U2 = A2/ sqrt(3) U2 = 0.231 Volts
% U2 = 0.0924 % U2 * 100/ Mean Reading
إستشاري الاعمال الكهربية للمنشأت–إستشاري نظم الطاقة الجديدة والمتجدده –إستشاري نظم إدارة الجوده
Mobile : 01090343201 Email: [email protected]
Evaluation of measurement uncertainty
عادل عبدالباسط محمد . د. إعداد أ
8 / 230
3. Uncertainty due to resolution of Team Pro software = U3=
A3 = 0.0001/ 2 = 0.00005 Volts = Estimate
For rectangular distribution, the standard uncertainty = U3
=A3/ sqrt(3) U3 = 0.000028 Volts
% U3 = 0.0000115 % U3 * 100/ Mean Reading
Degree of freedom V4 = infinity
إستشاري الاعمال الكهربية للمنشأت–إستشاري نظم الطاقة الجديدة والمتجدده –إستشاري نظم إدارة الجوده
Mobile : 01090343201 Email: [email protected]
Evaluation of measurement uncertainty
عادل عبدالباسط محمد . د. إعداد أ
9 / 230
Combined standard uncertainty (Uc)
𝑈𝑐 = 𝑈𝑟2 + 𝑈1
2 + 𝑈22 + 𝑈3
2
Uc = 0.423 Volts
% Uc = 0.169 % Uc * 100/ Mean Reading
Expanded Uncertainty at approximately 95% level of confidence, the
coverage factor k=2, Thus
U = k*Uc = 2 * 0.423 Volts
U = 0.85 Volts
% U = 0.34 % U * 100/ Mean Reading
إستشاري الاعمال الكهربية للمنشأت–إستشاري نظم الطاقة الجديدة والمتجدده –إستشاري نظم إدارة الجوده
Mobile : 01090343201 Email: [email protected]
Evaluation of measurement uncertainty
عادل عبدالباسط محمد . د. إعداد أ
10 / 230
Source of
Uncertainty
Xi
Estimates
xi
Limits
%
Probability
Distribution
Type A or B
Factor
Standard
Uncertainty
(Volts)
Volts %
U1 0.281 Normal type B k=2 0.352 0.141
U2 0.16Rectangular
Type B Sqrt(3)0.231 0.0924
U30.00001
15
Rectangular
Type B Sqrt(3)
0.00002
80.0000115
Rep. Ur 250.22 - Normal Type A 0.0374 0.0149
Uc 0.423 0.169
Exp. Un. (Uexp) K=2 0.85 0.34
Uncertainty Budget
Result = (250.22 ±0.85) Volts Result = (250.22 ±0.852) Volts
إستشاري الاعمال الكهربية للمنشأت–إستشاري نظم الطاقة الجديدة والمتجدده –إستشاري نظم إدارة الجوده
Mobile : 01090343201 Email: [email protected]
Evaluation of measurement uncertainty
عادل عبدالباسط محمد . د. إعداد أ
11 / 230
Example No. 2
UNCERTAINTY CALCULATION
إستشاري الاعمال الكهربية للمنشأت–إستشاري نظم الطاقة الجديدة والمتجدده –إستشاري نظم إدارة الجوده
Mobile : 01090343201 Email: [email protected]
Evaluation of measurement uncertainty
عادل عبدالباسط محمد . د. إعداد أ
12 / 230
Problem Find the average, and average deviation for the 5 following data on the length of a pen, L.
Length (cm) |
12.2 0.02 0.0004
12.5 0.28 0.0784
11.9 0.32 0.1024
12.3 0.08 0.0064
12.2 0.02 0.0004
Sum 61.1 Sum 0.72 Sum 0.1880
Average
61.1/5 = 12.22
Average
0.14
إستشاري الاعمال الكهربية للمنشأت–إستشاري نظم الطاقة الجديدة والمتجدده –إستشاري نظم إدارة الجوده
Mobile : 01090343201 Email: [email protected]
Evaluation of measurement uncertainty
عادل عبدالباسط محمد . د. إعداد أ
13 / 230
إستشاري الاعمال الكهربية للمنشأت–إستشاري نظم الطاقة الجديدة والمتجدده –إستشاري نظم إدارة الجوده
Mobile : 01090343201 Email: [email protected]
Evaluation of measurement uncertainty
عادل عبدالباسط محمد . د. إعداد أ
14 / 230
إستشاري الاعمال الكهربية للمنشأت–إستشاري نظم الطاقة الجديدة والمتجدده –إستشاري نظم إدارة الجوده
Mobile : 01090343201 Email: [email protected]
Evaluation of measurement uncertainty
عادل عبدالباسط محمد . د. إعداد أ
15 / 230
The pen has a length of
(12.22 + 0.14) cm or (12.2 + 0.1) cm [use average deviations]
Or (12.22 + 0.22) cm or (12.2 + 0.2) cm [use standard deviations].
إستشاري الاعمال الكهربية للمنشأت–إستشاري نظم الطاقة الجديدة والمتجدده –إستشاري نظم إدارة الجوده
Mobile : 01090343201 Email: [email protected]
Evaluation of measurement uncertainty
عادل عبدالباسط محمد . د. إعداد أ
16 / 230
Example No. 3
UNCERTAINTY CALCULATION
إستشاري الاعمال الكهربية للمنشأت–إستشاري نظم الطاقة الجديدة والمتجدده –إستشاري نظم إدارة الجوده
Mobile : 01090343201 Email: [email protected]
Evaluation of measurement uncertainty
عادل عبدالباسط محمد . د. إعداد أ
17 / 230
Problem: Find the average and the average deviation of the following measurements of a mass. This time there are N = 6 measurements, so for the standard deviation we divide by (N-1) = 5.
Mass (grams)
4.32 0.0217 0.000471
4.35 0.0083 0.000069
4.31 0.0317 0.001005
4.36 0.0183 0.000335
4.37 0.0283 0.000801
4.34 0.0017 0.000003
Sum 26.05 0.1100 0.002684
Average
4.3417
Average
0.022
The mass is
(4.342 + 0.022) g or
(4.34 + 0.02) g [using
average deviations] or
(4.342 + 0.023) g or
(4.34 + 0.02) g [using
standard deviations].
إستشاري الاعمال الكهربية للمنشأت–إستشاري نظم الطاقة الجديدة والمتجدده –إستشاري نظم إدارة الجوده
Mobile : 01090343201 Email: [email protected]
Evaluation of measurement uncertainty
عادل عبدالباسط محمد . د. إعداد أ
18 / 230
Example No. 4
UNCERTAINTY CALCULATION
إستشاري الاعمال الكهربية للمنشأت–إستشاري نظم الطاقة الجديدة والمتجدده –إستشاري نظم إدارة الجوده
Mobile : 01090343201 Email: [email protected]
Evaluation of measurement uncertainty
عادل عبدالباسط محمد . د. إعداد أ
19 / 230
Example #4: Resistance Measurement
A milliohm meter is used to measure the resistance of a current shunt
resistor. At the selected range of the meter for the measurement, the
calibration certificate states an uncertainty of ± 0.5 mΩ at 95 % of
confidence level. Effects of room temperature and humidity on the
measurement are found to be negligible.
إستشاري الاعمال الكهربية للمنشأت–إستشاري نظم الطاقة الجديدة والمتجدده –إستشاري نظم إدارة الجوده
Mobile : 01090343201 Email: [email protected]
Evaluation of measurement uncertainty
عادل عبدالباسط محمد . د. إعداد أ
20 / 230
Degree of freedom, v = 9
إستشاري الاعمال الكهربية للمنشأت–إستشاري نظم الطاقة الجديدة والمتجدده –إستشاري نظم إدارة الجوده
Mobile : 01090343201 Email: [email protected]
Evaluation of measurement uncertainty
عادل عبدالباسط محمد . د. إعداد أ
21 / 230
Type B evaluation:
The uncertainty of the calibration is ± 0.5 mΩ with 95 % of confidence
level (k = 1.96).
إستشاري الاعمال الكهربية للمنشأت–إستشاري نظم الطاقة الجديدة والمتجدده –إستشاري نظم إدارة الجوده
Mobile : 01090343201 Email: [email protected]
Evaluation of measurement uncertainty
عادل عبدالباسط محمد . د. إعداد أ
22 / 230
إستشاري الاعمال الكهربية للمنشأت–إستشاري نظم الطاقة الجديدة والمتجدده –إستشاري نظم إدارة الجوده
Mobile : 01090343201 Email: [email protected]
Evaluation of measurement uncertainty
عادل عبدالباسط محمد . د. إعداد أ
23 / 230
إستشاري الاعمال الكهربية للمنشأت–إستشاري نظم الطاقة الجديدة والمتجدده –إستشاري نظم إدارة الجوده
Mobile : 01090343201 Email: [email protected]
Evaluation of measurement uncertainty
عادل عبدالباسط محمد . د. إعداد أ
24 / 230
إستشاري الاعمال الكهربية للمنشأت–إستشاري نظم الطاقة الجديدة والمتجدده –إستشاري نظم إدارة الجوده
Mobile : 01090343201 Email: [email protected]
Evaluation of measurement uncertainty
عادل عبدالباسط محمد . د. إعداد أ
25 / 230
Example No. 5
UNCERTAINTY CALCULATION
إستشاري الاعمال الكهربية للمنشأت–إستشاري نظم الطاقة الجديدة والمتجدده –إستشاري نظم إدارة الجوده
Mobile : 01090343201 Email: [email protected]
Evaluation of measurement uncertainty
عادل عبدالباسط محمد . د. إعداد أ
26 / 230
Example #5: Temperature Measurement
A digital thermometer with a Type J thermocouple is used to measure the
temperature inside a temperature chamber. The temperature controller of
the chamber is set at 500oC.
إستشاري الاعمال الكهربية للمنشأت–إستشاري نظم الطاقة الجديدة والمتجدده –إستشاري نظم إدارة الجوده
Mobile : 01090343201 Email: [email protected]
Evaluation of measurement uncertainty
عادل عبدالباسط محمد . د. إعداد أ
27 / 230
Digital thermometer specification:
Accuracy = ± 0.3oC.
Thermocouple specifications:
Temperature correction for the thermocouple at 500oC is 0.5 ± 1.0 oC
at 95% confidence level
Deviation due to immersion = ± 0.2 oC
Deviation due to drift = ± 0.3 oC
إستشاري الاعمال الكهربية للمنشأت–إستشاري نظم الطاقة الجديدة والمتجدده –إستشاري نظم إدارة الجوده
Mobile : 01090343201 Email: [email protected]
Evaluation of measurement uncertainty
عادل عبدالباسط محمد . د. إعداد أ
28 / 230
إستشاري الاعمال الكهربية للمنشأت–إستشاري نظم الطاقة الجديدة والمتجدده –إستشاري نظم إدارة الجوده
Mobile : 01090343201 Email: [email protected]
Evaluation of measurement uncertainty
عادل عبدالباسط محمد . د. إعداد أ
29 / 230
إستشاري الاعمال الكهربية للمنشأت–إستشاري نظم الطاقة الجديدة والمتجدده –إستشاري نظم إدارة الجوده
Mobile : 01090343201 Email: [email protected]
Evaluation of measurement uncertainty
عادل عبدالباسط محمد . د. إعداد أ
30 / 230
إستشاري الاعمال الكهربية للمنشأت–إستشاري نظم الطاقة الجديدة والمتجدده –إستشاري نظم إدارة الجوده
Mobile : 01090343201 Email: [email protected]
Evaluation of measurement uncertainty
عادل عبدالباسط محمد . د. إعداد أ
31 / 230
The uncertainty of the thermocouple due to drift = ±0.3 OC. Assume
rectangular distribution, the standard uncertainty due to drift:
إستشاري الاعمال الكهربية للمنشأت–إستشاري نظم الطاقة الجديدة والمتجدده –إستشاري نظم إدارة الجوده
Mobile : 01090343201 Email: [email protected]
Evaluation of measurement uncertainty
عادل عبدالباسط محمد . د. إعداد أ
32 / 230
إستشاري الاعمال الكهربية للمنشأت–إستشاري نظم الطاقة الجديدة والمتجدده –إستشاري نظم إدارة الجوده
Mobile : 01090343201 Email: [email protected]
Evaluation of measurement uncertainty
عادل عبدالباسط محمد . د. إعداد أ
33 / 230
إستشاري الاعمال الكهربية للمنشأت–إستشاري نظم الطاقة الجديدة والمتجدده –إستشاري نظم إدارة الجوده
Mobile : 01090343201 Email: [email protected]
Evaluation of measurement uncertainty
عادل عبدالباسط محمد . د. إعداد أ
34 / 230
A student measures the voltage shown.
What are the absolute, fractional and percentage uncertainties of his measurement? Find the precision.
▪ Absolute uncertainty = 0.001 V.
▪ Fractional uncertainty = 0.001/0.385 = 0.0026.
▪ Percentage uncertainty = 0.0026(100%) = 0.26%.
▪ Precision is 0.001 V.
EX:
إستشاري الاعمال الكهربية للمنشأت–إستشاري نظم الطاقة الجديدة والمتجدده –إستشاري نظم إدارة الجوده
Mobile : 01090343201 Email: [email protected]
Evaluation of measurement uncertainty
عادل عبدالباسط محمد . د. إعداد أ
35 / 230
Thank you for your attention !
Any questions ?
01090343201