DIN ISO 11222-2002 Air quality - Determination of the uncertainty of the time average of air quality measurements (ISO 11222 2002)《空气质量 空气质量测量时间平均值不确定度测定》.pdf

1、DEUTSCHE NORM Dezember 2002LuftbeschaffenheitErmittlung der Unsicherheit von zeitlichenMittelwerten von Luftbeschaffenheitsmessungen(ISO 11222:2002)ISO 11222Diese Norm ist Bestandteil des VDI/DIN-Handbuches Reinhaltung der Luft, Bd. 5ICS 13.040.01Air quality Determination of the uncertainty of the t

2、ime average of airquality measurements (ISO 11222:2002)Qualit de lair Dtermination de lincertitude de mesure de la moyennetemporelle de mesurages de la qualit de lair (ISO 11222:2002)Die Internationale Norm ISO 11222:2002-07 Air quality Determination of the uncertaintyof the time average of air qual

3、ity measurements ist unverndert in diese Deutsche Normbernommen worden.Nationales VorwortDie Internationale Norm ISO 11222 wurde vom Unterkomitee SC 4 Allgemeine Gesichtspunkte desTechnischen Komitees ISO/TC 146 Luftbeschaffenheit erarbeitet. An der Erstellung dieser Norm war derFachbereich IV Umwel

4、tmesstechnik der Kommission Reinhaltung der Luft (KRdL) im VDI und DIN Normenausschuss beteiligt.Fr die im Inhalt zitierten internationalen Schriftstcke wird im Folgenden auf die entsprechendenDeutschen Normen und andere deutsche Unterlagen hingewiesen:GUM siehe DIN V ENV 13005VIM siehe Internationa

5、les Wrterbuch der MetrologieFortsetzung Seite 2 bis 24Kommission Reinhaltung der Luft (KRdL) im VDI und DIN Normenausschuss DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. .Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, Ref. Nr. DIN ISO 11222:2002-12nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung

6、 e. V., Berlin, gestattet. Preisgr. 12 Vertr.-Nr. 2212Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinDIN ISO 11222:2002-122Nationaler Anhang NA(informativ)LiteraturhinweiseDIN V ENV 13005, Leitfaden zur Angabe der Unsicherheit beim Messen; Deutsche FassungENV 13005:1999.Internationale

7、s Wrterbuch der Metrologie (Deutsche Fassung des International Vocabulary of Basic andGeneral Terms in Metrology VIM), 2. Auflage, Beuth: Berlin 1994 1)1)zu beziehen durch: Beuth-Verlag GmbH, 10772 Berlin (Besucher- und Lieferanschrift: Burggrafenstr. 6,10787 Berlin), Tel.: (0 30) 26 01-0, Fax: (0 3

8、0) 26 01-12 31DIN ISO 11222:2002-123Deutsche bersetzungLuftbeschaffenheit Ermittlung der Unsicherheit vonzeitlichen Mittelwerten von LuftbeschaffenheitsmessungenInhaltSeiteVorwort 4Einleitung.41 Anwendungsbereich52 Normative Verweisungen53 Begriffe .54 Symbole und Abkrzungen 85 Anforderungen an die

9、Eingangsdaten.95.1 Allgemeines95.2 Spezifische Anforderungen an die Eingangsdaten106 Verfahren 126.1 Allgemeines126.2 Messeinrichtungsbedingte Standardunsicherheit.136.3 Standardunsicherheit aufgrund unvollstndiger zeitlicher berdeckung 146.4 Kombinierte Standardunsicherheit156.5 Erweiterte Messunsi

10、cherheit 157 Bericht.16Anhang A (informativ) Beispiel zur Berechnung der Unsicherheit eines Monatsmittelwertes vonStickstoffdioxid in der Auenluft .18A.1 Eingangsdaten .18A.2 Verfahren zur Ermittlung der Unsicherheit des Monatsmittelwertes.22A.3 Diskussion24Literaturhinweise 24DIN ISO 11222:2002-124

11、VorwortDie ISO (Internationale Organisation fr Normung) ist die weltweite Vereinigung nationaler Normungs-institute (ISO-Mitgliedskrperschaften). Die Erarbeitung Internationaler Normen obliegt den TechnischenKomitees der ISO. Jede Mitgliedskrperschaft, die sich fr ein Thema interessiert, fr das ein

12、TechnischesKomitee eingesetzt wurde, ist berechtigt, in diesem Komitee mitzuarbeiten. Internationale (staatliche undnichtstaatliche) Organisationen, die mit der ISO in Verbindung stehen, sind an den Arbeiten ebenfallsbeteiligt. Die ISO arbeitet bei allen Angelegenheiten der elektrotechnischen Normun

13、g eng mit der Inter-nationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC) zusammen.Internationale Normen werden nach den Regeln der ISO/IEC Direktiven Teil 3 gestaltet.Die von den Technischen Komitees verabschiedeten internationalen Norm-Entwrfe werden den Mitglieds-krperschaften zur Abstimmung vorgelegt.

14、Die Verffentlichung als Internationale Norm erfordert dieZustimmung von mindestens 75 % der abstimmenden Mitgliedskrperschaften.Es wird darauf hingewiesen, dass Bestandteile dieser Internationalen Norm patentrechtlich geschtzt seinknnen. ISO darf nicht fr die Kennzeichnung einiger oder all dieser Pa

15、tentrechte verantwortlich gemachtwerden.Die Internationale Norm ISO 11222 wurde vom Technischen Komitee ISO/TC 146 Luftbeschaffenheit,Unterkomitee SC 4 Allgemeine Gesichtspunkte erarbeitet.Anhang A ist lediglich informativer Bestandteil dieser Internationalen Norm.EinleitungIm Bereich der Luftbescha

16、ffenheitsmessungen knnen die Messgren groe zeitliche Schwankungenaufweisen. Bei der Ermittlung zeitlicher Mittelwerte von Daten der Luftbeschaffenheit ist daher eine beson-dere Vorgehensweise notwendig. Der Ansatz 3, bei dem die Standardabweichung der aufgezeichnetenMessergebnisse durch die Wurzel a

17、us der Anzahl der Messungen geteilt wird, ist nur auf Messgrenanwendbar, die sich zeitlich nicht ndern, und auf Messeinrichtungen, die keine systematischen Unsicher-heiten aufweisen.Die statistische Behandlung von zuflligen und systematischen Abweichungen von Messergebnissenwurde 1993 durch das im L

18、eitfaden zur Angabe der Unsicherheit beim Messen (GUM) vorgestellte Konzeptder Messunsicherheit vereinheitlicht. Obwohl im GUM nicht ausdrcklich darauf hingewiesen wird, kanndas Konzept der Unsicherheitsfortpflanzung auch auf Messgren mit ausgeprgter Zeitabhngigkeitangewandt werden.Die Standardunsic

19、herheit kann als Ma fr die Datenqualitt bentigt werden, das bei der Mitteilung vonMittelwerten der Daten von Luftbeschaffenheitsmessungen bereitzustellen ist. Gegebenenfalls knnenDatenqualittsziele fr die folgenden Unsicherheiten getrennt festgelegt werden:a) die Unsicherheit des zeitlichen Mittelwe

20、rtes, die durch die Messeinrichtung hervorgerufen wird;b) die Unsicherheit des zeitlichen Mittelwertes, die durch die unvollstndige zeitliche berdeckung derMessdaten hervorgerufen wird;c) die Unsicherheit des zeitlichen Mittelwertes, die durch die begrenzte rumliche berdeckung derMessdaten hervorger

21、ufen wird.Diese Einflsse stellen unabhngige Beitrge zur mittleren quadratischen Unsicherheit dar. In dieserInternationalen Norm wird angenommen, dass ein zeitlicher Mittelwert von gemessenen Luftbeschaffen-heitsdaten zur Beschreibung der Luftbeschaffenheit an einem festgelegten Ort oder in einem fes

22、tgelegtenSchornstein fr eine gegebene Zeitspanne dient. Die Unsicherheit des zeitlichen Mittelwertes aufgrund derrumlichen berdeckung wird nicht betrachtet.DIN ISO 11222:2002-1251 AnwendungsbereichDiese Internationale Norm beschreibt Verfahren zur Quantifizierung der Unsicherheit eines zeitlichenMit

23、telwertes einer Menge von Luftbeschaffenheitsdaten, die an einem festgelegten Ort und in einer festge-legten Zeitspanne ermittelt wurden. Die Luftbeschaffenheitsdaten knnen durch kontinuierliche oder inter-mittierende Messungen mit Hilfe einer festgelegten Messeinrichtung ermittelt worden sein. Die

24、Unsicherheitdes zeitlichen Mittelwertes hngt sowohl von der Unsicherheit der Messergebnisse als auch von derUnsicherheit aufgrund der unvollstndigen zeitlichen berdeckung der Datenmenge ab.Diese Internationale Norm ist nur anwendbar, wenna) die Menge der Luftbeschaffenheitsdaten, die zur Berechnung

25、des zeitlichen Mittelwertes verwendetwird, reprsentativ fr die zeitliche Struktur der Messgre in der festgelegten Zeitspanne ist,b) geeignete Informationen ber die Unsicherheit der Messergebnisse verfgbar sind, undc) die Messergebnisse alle am selben Ort ermittelt wurden.Diese Internationale Norm se

26、tzt Empfehlungen des Leitfadens zur Angabe der Unsicherheit beim Messen(GUM) um.2 Normative VerweisungenDas folgende normative Dokument enthlt Festlegungen, die durch Verweisung in diesem Text Bestandteilder vorliegenden Internationalen Norm sind. Bei datierten Verweisungen sind nachfolgende nderung

27、enoder berarbeitungen dieser Verffentlichungen nicht anzuwenden. Vertragspartner, deren Vereinbarun-gen auf dieser Internationalen Norm basieren, werden jedoch gebeten, die Mglichkeit zu prfen, ob diejeweils neueste Ausgabe des unten genannten normativen Dokumentes angewendet werden kann. Beiundatie

28、rten Verweisungen ist die letzte Ausgabe des normativen Dokumentes, auf das Bezug genommenwurde, anzuwenden. Die Mitglieder von IEC und ISO fhren Verzeichnisse der gegenwrtig gltigen Inter-nationalen Normen.GUM:1993, Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement, First edition,BIPM/IEC/IFCC/

29、ISO/IUPAC/IUPAP/OIML, corrected and reprinted 19953 BegriffeFr den Zweck dieser Internationalen Norm gelten die folgenden Begriffe.3.1arithmetischer MittelwertDurchschnittSumme der Beobachtungswerte dividiert durch die Anzahl der BeobachtungswerteISO 3534-1:1993, 2.263.2kombinierte Standardunsicherh

30、eitStandardunsicherheit eines Messergebnisses, wenn dieses Ergebnis aus den Werten einer Anzahl andererGren gewonnen wird. Sie ist gleich der positiven Quadratwurzel einer Summe von Gliedern, wobei dieGlieder Varianzen oder Kovarianzen dieser anderen Gren sind, gewichtet danach, wie das Messergeb-ni

31、s bei nderungen dieser Gren variiert.GUM:1993, 2.3.4ANMERKUNG Die (kombinierte) Standardunsicherheit des Ergebnisses einer Messung ist die positive Wurzel dermittleren quadratischen Unsicherheit.DIN ISO 11222:2002-1263.3KovarianzMa fr die gegenseitige Abhngigkeit zweier Beobachtungsgren, die als Zuf

32、allsgren betrachtetwerden knnenANMERKUNG Zwei Beobachtungsgren haben eine von Null verschiedene Kovarianz, wenn sie korreliert sind,d. h. wenn die nderung einer Gre eine nderung der anderen Gre zur Folge hat.3.4ErweiterungsfaktorZahlenfaktor, mit dem die kombinierte Standardunsicherheit multiplizier

33、t wird, um eine erweiterte Mess-unsicherheit zu erhaltenGUM:1993, 2.3.63.5erweiterte MessunsicherheitKennwert, der einen Bereich um das Messergebnis kennzeichnet, von dem erwartet werden kann, dass ereinen groen Anteil der Verteilung der Werte umfasst, die der Messgre vernnftigerweise zugeordnetwerd

34、en knntenGUM:1993, 2.3.5ANMERKUNG Wenn die erweiterte Messunsicherheit eines Ergebnisses X einer Messung fr ein Vertrauensniveaup durch Up(X) gegeben ist, kann das Auftreten des unbekannten wahren Wertes von X mit einer Wahrscheinlichkeit pinnerhalb des Intervalls X Up(X); X + Up(X) erwartet werden.

35、3.6EinflussgreGre, die nicht Messgre ist, jedoch das Messergebnis beeinflusstGUM:1993, B.2.103.7mittlere quadratische UnsicherheitQuadrat der kombinierten Standardunsicherheit eines MessergebnissesANMERKUNG Die mittlere quadratische Unsicherheit eines Messergebnisses kann auch durch die mittlerequad

36、ratische Abweichung der Messergebnisse von Maverkrperungen des “wahren“ Wertes geschtzt werden.3.8Messgrespezielle Gre, die Gegenstand einer Messung istVIM:1993, 2.6ANMERKUNG Im Bereich der Messung der Luftbeschaffenheit kann die Messgre eine stark vernderlicheFunktion der Zeit sein.3.9Messeinrichtu

37、ngGesamtheit von Gerten und anderen Einrichtungen einschlielich der Bedienungsanweisungen zurDurchfhrung von festgelegten LuftbeschaffenheitsmessungenANMERKUNG Die Bedienungsanweisung beinhaltet oder verweist auf Festlegungen zur Durchfhrung derKalibrierung, wenn die Kalibrierung der Messeinrichtung

38、 fr den ordnungsgemen Betrieb bentigt wird.3.10Modellgleichungmathematisches Modell der Messung, das die Menge der Werte bei mehrmaligen Beobachtungen in dasMessergebnis umwandeltDIN ISO 11222:2002-1273.11Freiheitsgradeganz allgemein die Anzahl der Glieder einer Summe abzglich der Anzahl der Nebenbe

39、dingungen, die frdie Glieder dieser Summe geltenGUM:1993, C.2.313.12ZufallsgreVariable, die einen beliebigen Wert aus einer gegebenen Menge von Werten annehmen kann und mit dereine Wahrscheinlichkeitsverteilung verknpft istGUM:1993, C.2.23.13ReferenzmaterialMaterial oder Substanz von ausreichender H

40、omogenitt, von dem bzw. der ein oder mehrere Merkmals-werte so genau festgelegt sind, dass sie zur Kalibrierung von Messgerten, zur Beurteilung von Messver-fahren oder zur Zuweisung von Stoffwerten verwendet werden knnenVIM:1993, 6.133.14BezugsnormalNormal, im allgemeinen von der hchsten verfgbaren

41、Genauigkeit an einem betrachteten Ort oder beieiner Organisation, von dem dort Messungen abgeleitet werdenVIM:1993, 6.63.15Messergebniseiner Messgre zugeordneter, durch Messung gewonnener WertVIM:1993, 3.13.16NormalMaverkrperung, Messgert, Referenzmaterial oder Messeinrichtung zum Zweck, eine Einhei

42、t oder einenoder mehrere Grenwerte festzulegen, zu verkrpern, zu bewahren oder zu reproduzierenVIM:1993, 6.13.17Standardabweichungpositive Quadratwurzel aus der Varianz der betrachteten ZufallsgreANMERKUNG Aus GUM:1993, C.2.12, angepasste Definition.3.18Standardunsicherheitals Standardabweichung aus

43、gedrckte Unsicherheit des Ergebnisses einer MessungGUM:1993, 2.3.13.19zeitlicher MittelwertMittelwert einer Menge von Messergebnissen (Luftbeschaffenheitsdaten), die innerhalb einer festgelegtenZeitspanne aufgezeichnet wurdenDIN ISO 11222:2002-1283.20Messunsicherheitdem Messergebnis zugeordneter Par

44、ameter, der die Streuung der Werte kennzeichnet, die vernnftiger-weise der Messgre zugeordnet werden knnteVIM:1993, 3.9ANMERKUNG Die Unsicherheit eines Messergebnisses darf mit Hilfe der (kombinierten) Standardunsicherheit oderder erweiterten Unsicherheit fr ein festgelegtes Vertrauensniveau angegeb

45、en werden.3.21Varianzzentrales Moment der Ordnung 2ANMERKUNG Die Varianz einer Zufallsgre darf gleichwertig als der Erwartungswert der quadratischen Abwei-chung der Zufallsgre von ihrem Erwartungswert festgelegt werden.4 Symbole und AbkrzungenCieinzelne Messergebnisse, die im Zeitintervall T gewonne

46、n wurdenTC zeitlicher Mittelwert der Messwerte Cider Luftbeschaffenheitf Anzahl der FreiheitsgradefeffAnzahl der effektiven FreiheitsgradefMAnzahl der Freiheitsgrade, die der Standardunsicherheit )(M TCu zugeordnet ist, diedurch die eingesetzte Messeinrichtung hervorgerufen wirdfSAnzahl der Freiheit

47、sgrade, die der Standardunsicherheit )(S TCu zugeordnet ist, diedurch die unvollstndige zeitliche berdeckung hervorgerufen wird()( juf Anzahl der Freiheitsgrade zur Bewertung der Standardunsicherheit u(j)()(rjuf Anzahl der Freiheitsgrade zur Bewertung der Standardunsicherheit ur(j)()(nrjuf Anzahl de

48、r Freiheitsgrade zur Bewertung der Standardunsicherheit unr(j)()nruf Anzahl der Freiheitsgrade zur Bewertung der Standardunsicherheit unr()(r iCuf Anzahl der Freiheitsgrade zur Bewertung der Standardunsicherheit ur(Ci)kp(f) Erweiterungsfaktor fr ein Vertrauensniveau p und eine Anzahl der Freiheitsgr

49、ade fM Anzahl der Zeitintervalle T(j), die das Zeitintervall T berdeckenMax Maximalwert der Menge von WertenN Anzahl der Messergebnisse Ci, die im Zeitintervall T gewonnen wurdenNmaxAnzahl der Messergebnisse Ci, die fr eine vollstndige berdeckung des ZeitintervallsT bentigt werdenn(j) Anzahl der im Zeitintervall T(j) gewonnenen MessergebnisseDIN ISO 11222: