Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 10431-1:2014 Năng lực phát hiện-Thuật ngữ và định nghĩa

TCVN 10431-1:2014

ISO 11843-1:1997

NĂNG LỰC PHÁT HIỆN - PHẦN 1: THUẬT NGỮ VÀ ĐỊNH NGHĨA

Capability of detection - Part 1: Terms and definitions

Lời nói đầu

TCVN 10431-1:2014 hoàn toàn tương đương với ISO 11843-1:1997 và Đính chính kỹ thuật 1:2003;

TCVN 10431-1:2014 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 69 Ứng dụng các phương pháp thống kê biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Bộ TCVN 10431 (ISO 11843), Năng lực phát hiện, gồm các tiêu chuẩn sau:

- TCVN 10431-1:2014 (ISO 11843-1:1997), Phần 1: Thuật ngữ và định nghĩa;

- TCVN 10431-2:2014 (ISO 11843-2:2000), Phần 2: Phương pháp luận trong trường hợp hiệu chuẩn tuyến tính;

- TCVN 10431-3:2014 (ISO 11843-3:2003), Phần 3: Phương pháp luận xác định giá trị tới hạn đối với biến đáp ứng khi không sử dụng dữ liệu hiệu chuẩn;

- TCVN 10431-4:2014 (ISO 11843-4:2003), Phần 4: Phương pháp luận so sánh giá trị tối thiểu phát hiện được với giá trị đã cho;

- TCVN 10431-5:2014 (ISO 11843-5:2008), Phần 5: Phương pháp luận trong trường hợp hiệu chuẩn tuyến tính và phi tuyến;

- TCVN 10431-6:2014 (ISO 11843-6:2013), Phần 6: Phương pháp luận xác định giá trị tới hạn và giá trị tối thiểu phát hiện được trong phép đo có phân bố Poisson được xấp xỉ chuẩn;

- TCVN 10431-7:2014 (ISO 11843-7:2012), Phần 7: Phương pháp luận dựa trên tính chất ngẫu nhiên của nhiễu phương tiện đo.

NĂNG LỰC PHÁT HIỆN - PHẦN 1: THUẬT NGỮ VÀ ĐỊNH NGHĨA

Capability of detection - Part 1: Terms and definitions

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định các thuật ngữ và định nghĩa liên quan đến sự phát hiện khác biệt giữa trạng thái thực tế của hệ thống và trạng thái cơ sở của nó.

Các khái niệm chung được đưa ra trong tiêu chuẩn này, giá trị tới hạn của biến đáp ứng, giá trị tới hạn của biến trạng thái tịnh và giá trị tối thiểu phát hiện được của biến trạng thái tịnh (xem các định nghĩa từ 2.9 đến 2.11), áp dụng cho nhiều tình huống như kiểm tra sự tồn tại của một chất nào đó trong nguyên liệu, sự phát năng lượng từ mẫu hoặc nhà máy, hoặc sự thay đổi hình học trong hệ thống tĩnh bị biến dạng.

Giá trị tới hạn có thể thu được từ một loạt phép đo thực tế để có thể đánh giá trạng thái chưa biết của hệ thống bao hàm trong loạt đó, còn giá trị tối thiểu phát hiện được của biến trạng thái tịnh là đặc trưng của phương pháp đo dùng cho việc lựa chọn quá trình đo thích hợp. Để đặc trưng cho một quá trình đo, phòng thí nghiệm hoặc phương pháp đo, có thể nêu rõ giá trị tối thiểu phát hiện được nếu có sẵn dữ liệu phù hợp cho mỗi cấp độ liên quan, nghĩa là loạt phép đo, quá trình đo, phòng thí nghiệm hoặc phương pháp đo. Giá trị tối thiểu phát hiện được có thể khác nhau đối với các loạt phép đo, quá trình đo, phòng thí nghiệm hoặc phương pháp đo.

Bộ tiêu chuẩn này áp dụng cho các đại lượng đo được trên thang đo về cơ bản là liên tục. Bộ tiêu chuẩn này áp dụng cho các quá trình đo và các loại thiết bị đo trong đó quan hệ hàm số giữa giá trị kỳ vọng của biến đáp ứng và giá trị của biến trạng thái được mô tả bằng hàm hiệu chuẩn. Nếu biến đáp ứng hoặc biến trạng thái là đại lượng vectơ thì các khái niệm của bộ tiêu chuẩn này áp dụng riêng cho các thành phần vectơ hoặc hàm số của thành phần.

CHÚ THÍCH: Các định nghĩa 2.6 và 2.11 đề cập đến các đại lượng lý thuyết mà trên thực tế còn chưa biết. Các ước lượng của các đại lượng lý thuyết này có thể được xác định từ kết quả thực nghiệm.

2. Thuật ngữ và định nghĩa

Không giới hạn ở khả năng áp dụng chung của tiêu chuẩn này, giả định rằng biến trạng thái tịnh (xem 2.4) là không âm và hàm hiệu chuẩn (xem 2.6) đơn điệu tăng ngặt. Xem thêm chú thích 1 của định nghĩa 2.9.

Hình 1 minh họa một số khái niệm được định nghĩa. Dạng phân bố của biến đáp ứng và hàm hiệu chuẩn chỉ là ví dụ và không hàm ý giới hạn bất kỳ ở một loại phân bố cụ thể nào. Các ký hiệu sử dụng trong tiêu chuẩn này được đề cập ở Hình 1 và để minh họa. Chúng không tạo thành phần quy định của tiêu chuẩn này.

Z Biến trạng thái

z₀ Giá trị của biến trạng thái ở trạng thái cơ sở

X Biến trạng thái tịnh, X = Z - z₀

x_C Giá trị tới hạn của biến trạng thái tịnh

x_D Giá trị tối thiểu phát hiện được của biến trạng thái tịnh

Y Biến đáp ứng

y_C Giá trị tới hạn của biến đáp ứng

a Xác suất sai lầm loại một

b Xác suất sai lầm loại hai đối với X = x_D

Hình 1 - Hàm hiệu chuẩn, giá trị tới hạn của biến đáp ứng, giá trị tới hạn của biến trạng thái tịnh và giá trị tối thiểu phát hiện được của biến trạng thái tịnh

2.1. Biến trạng thái

Z

Đại lượng mô tả trạng thái của hệ thống.

CHÚ THÍCH 1: Nói chung, hệ thống được đặc trưng bởi nhiều hơn một biến trạng thái. Tuy nhiên, tùy thuộc vào phạm vi nghiên cứu, chỉ một biến trạng thái được lựa chọn cho mục đích phát hiện sự khác biệt giữa trạng thái thực tế và trạng thái cơ sở.

CHÚ THÍCH 2: Thông thường, biến trạng thái được chọn sẽ có giá trị nhỏ nhất ở trạng thái cơ sở.

VÍ DỤ:

a) Nồng độ hoặc lượng chất trong hỗn hợp các chất.

b) Cường độ (mật độ năng lượng, mật độ công suất, v.v…) năng lượng (bức xạ, âm thanh, v.v…) phát ra từ một nguồn.

c) Sự thay đổi hình học trong hệ thống tĩnh khi bị biến dạng.

2.2. Trạng thái cơ sở

Trạng thái cụ thể của một hệ thống sử dụng làm cơ sở để đánh giá trạng thái thực tế của hệ thống đó.

2.3. Trạng thái quy chiếu

Trạng thái của một hệ thống mà sai lệch tính theo biến trạng thái Z của nó so với trạng thái cơ sở được giả định là đã biết.

2.4. Biến trạng thái tịnh

X

Hiệu giữa biến trạng thái, Z, và giá trị của nó ở trạng thái cơ sở, z₀.

CHÚ THÍCH 1: Biến trạng thái tịnh tạo thành biến dẫn xuất theo thang đo khoảng, điểm “không” của thang ứng với giá trị của biến trạng thái ở trạng thái cơ sở.

CHÚ THÍCH 2: Nếu chưa biết giá trị của biến trạng thái ở trạng thái cơ sở (vì đây là trường hợp thường gặp) thì chỉ có thể đo được giá trị của biến trạng thái tịnh chứ không đo được giá trị của chính biến trạng thái đó.

CHÚ THÍCH 3: Nếu giả định rằng trạng thái cơ sở được thể hiện bằng giá trị “không” của biến trạng thái thì về khái niệm biến trạng thái tịnh tương đương với biến trạng thái.

2.5. Biến đáp ứng

Y

Biến thể hiện kết quả quan trắc của xử lý thực nghiệm [ISO 3534-3:1985 1].

Với mục đích của bộ tiêu chuẩn này, định nghĩa chung này được hiểu dưới nghĩa đặc biệt sau: đại diện có thể quan trắc trực tiếp của biến trạng thái, Z.

CHÚ THÍCH: Giá trị kỳ vọng của biến đáp ứng có liên hệ với biến trạng thái tịnh, X, thông qua hàm hiệu chuẩn.

VÍ DỤ: Nếu biến trạng thái là nồng độ hoặc lượng chất và sử dụng phương pháp đo quang phổ thì biến đáp ứng có thể là chiều cao đỉnh hoặc diện tích dưới đỉnh.

2.6. Hàm hiệu chuẩn

Quan hệ hàm số giữa giá trị kỳ vọng của biến đáp ứng và giá trị của biến trạng thái tịnh, X.

CHÚ THÍCH 1: Xem đoạn 1 của Điều 2.

CHÚ THÍCH 2: Khi trình bày bằng đồ thị hàm hiệu chuẩn, biến đáp ứng thường được thể hiện bằng trục tung và biến trạng thái tịnh được thể hiện bằng trục hoành; xem Hình 1.

CHÚ THÍCH 3: Hàm hiệu chuẩn có tính khái niệm và không thể xác định bằng thực nghiệm. Nó được ước lượng thông qua hiệu chuẩn.

2.7. Hiệu chuẩn

Tập hợp hoàn chỉnh các thao tác trong điều kiện quy định để ước lượng hàm hiệu chuẩn từ các quan trắc biến đáp ứng, Y, nhận được ở trạng thái quy chiếu.

CHÚ THÍCH: Liên quan đến nội dung thực chất của nó nên định nghĩa này nhất quán với định nghĩa “hiệu chuẩn” trong Từ vựng quốc tế về thuật ngữ chung và cơ bản trong đo lường học. Tuy nhiên, nó sử dụng các thuật ngữ được định nghĩa trong tiêu chuẩn này.

2.8. Loạt phép đo

Toàn bộ các phép đo, được đánh giá dựa trên cùng một phép hiệu chuẩn.

CHÚ THÍCH: Đánh giá trong ngữ cảnh này là sự chuyển đổi kết quả biến đáp ứng thành các ước lượng của biến trạng thái tịnh bằng hàm hiệu chuẩn ước lượng.

2.9. Giá trị tới hạn của biến đáp ứng

y_C

Giá trị của biến đáp ứng, Y, mà nếu vượt quá giá trị này, với một xác suất sai lầm đã cho a, sẽ dẫn đến quyết định là hệ thống được quan trắc không nằm trong trạng thái cơ sở của nó.

CHÚ THÍCH 1: Nếu biến trạng thái tịnh là âm hoặc hàm hiệu chuẩn đơn điệu giảm ngặt thì định nghĩa này phải được điều chỉnh cho phù hợp.

CHÚ THÍCH 2: Giá trị tới hạn của biến đáp ứng là giá trị tới hạn của kiểm nghiệm thống kê giả thuyết không “Trạng thái đang xét không khác so với trạng thái cơ sở đối với biến trạng thái” với đối giả thuyết “Trạng thái đang xét khác biệt so với trạng thái cơ sở đối với biến trạng thái”.

Thống kê kiểm nghiệm của kiểm nghiệm thống kê đề cập ở trên, nghĩa là kết quả biến đáp ứng, là giá trị quan trắc được trong trường hợp phép đo đơn hoặc giá trị trung tâm (ví dụ như trung bình, trung vị) trong trường hợp các phép đo lặp lại.

CHÚ THÍCH 3: Nếu giả thuyết không là đúng và quy tắc nêu trên về kết luận rút ra được tuân thủ thì xác suất bác bỏ sai giả thuyết không (sai lầm loại một) là a.

CHÚ THÍCH 4: Giá trị tới hạn của biến đáp ứng phụ thuộc vào:

- xác suất quy định a [xác suất sai lầm loại một; xem thêm “mức ý nghĩa” trong TCVN 8244-1 (ISO 3534-1)];

- trạng thái quy chiếu được chọn cho hiệu chuẩn;

- cỡ mẫu được chọn cho hiệu chuẩn;

- cỡ mẫu được chọn cho việc nghiên cứu trạng thái chưa biết;

- loại giá trị trung tâm (ví dụ trung bình, trung vị, …) rút ra từ các giá trị quan trắc được trong trường hợp các phép đo lặp lại;

- độ biến động trong hệ thống đo.

CHÚ THÍCH 5: Phạm vi các giá trị tới hạn của biến đáp ứng thu được từ các phép hiệu chuẩn khác nhau phụ thuộc vào ảnh hưởng ngẫu nhiên và độ biến động của các tính chất của hệ thống đo theo thời gian. Do những ảnh hưởng nhiễu này, mỗi giá trị tới hạn của biến đáp ứng chỉ có giá trị đối với loạt các phép đo tương ứng.

2.10. Giá trị tới hạn của biến trạng thái tịnh

x_C

Giá trị của biến trạng thái tịnh, X, mà nếu vượt quá giá trị này, với một xác suất sai lầm đã cho a, sẽ dẫn đến quyết định là hệ thống được quan trắc không nằm trong trạng thái cơ sở của nó.

CHÚ THÍCH 1: Giá trị tới hạn của biến trạng thái tịnh là giá trị của biến trạng thái tịnh đặt cho giá trị tới hạn của biến đáp ứng bằng việc sử dụng hàm hiệu chuẩn ước lượng.

CHÚ THÍCH 2: Xem Chú thích 1 của 2.9.

CHÚ THÍCH 3: Giá trị tới hạn của biến trạng thái tịnh là giá trị, dựa trên xác suất sai lầm a, mà nếu vượt quá giá trị này một giá trị ước lượng của biến trạng thái tịnh sẽ dẫn đến việc bác bỏ giả thuyết không “Trạng thái đang xét tính theo biến trạng thái là không khác so với trạng thái cơ sở”.

CHÚ THÍCH 4: Nội dung các Chú thích từ 3 đến 5 của 2.9 cũng áp dụng cho điều này.

2.11. Giá trị tối thiểu phát hiện được của biến trạng thái tịnh

x_D

Giá trị của biến trạng thái tịnh, X, với xác suất (1 - b), ở trạng thái thực tế sẽ dẫn đến kết luận là hệ thống không nằm trong trạng thái cơ sở của nó.

CHÚ THÍCH 1: Xem Chú thích 1 của 2.9.

CHÚ THÍCH 2: Giá trị tối thiểu có thể phát hiện được quy định giá trị của biến trạng thái tịnh, đối với giá trị này, xác suất sai lầm không bác bỏ giả thuyết không (sai lầm loại hai) là b.

CHÚ THÍCH 3: Nội dung các Chú thích từ 4 đến 5 của 2.9 cũng áp dụng cho điều này.

CHÚ THÍCH 4: Giá trị tối thiểu phát hiện được dự đoán từ dữ liệu của loạt phép đo thực tế đặc trưng cho năng lực phát hiện của quá trình đo đối với loạt phép đo cụ thể này.

CHÚ THÍCH 5: Giá trị tối thiểu phát hiện được đối với loạt phép đo khác nhau của

- một quá trình đo cụ thể,

- các quá trình đo khác nhau thuộc cùng một loại,

- các loại quá trình đo khác nhau dựa trên cùng một phương pháp đo,

có thể hiểu là thể hiện của các biến ngẫu nhiên trong đó tham số của phân bố xác suất của các biến này có thể được coi là đặc trưng của quá trình đo, loại quá trình đo hoặc phương pháp đo, tương ứng.

CHÚ THÍCH 6: Giá trị tối thiểu phát hiện được của phương pháp đo có thể được dùng cho việc lựa chọn quá trình đo hoặc phương pháp đo là phù hợp với một nhiệm vụ đo cụ thể nếu giá trị tối thiểu phát hiện được bằng hoặc nhỏ hơn giá trị quy định (nghĩa là yêu cầu quy định về khoa học, pháp lý hoặc lý do khác liên quan đến năng lực phát hiện).

Phụ lục A
(tham khảo)

Thuật ngữ dùng trong hóa phân tích

Lĩnh vực ứng dụng quan trọng của các thuật ngữ và định nghĩa trong tiêu chuẩn này cũng như các phương pháp nêu trong TCVN 10431-2 (ISO 11843-2) là hóa phân tích. Nếu sự tương ứng giữa các thuật ngữ chung sử dụng trong tiêu chuẩn này và các thuật ngữ sử dụng trong hóa phân tích liệt kê trong Bảng A.1 được sử dụng, thì sẽ có được các định nghĩa của thuật ngữ “giá trị tới hạn” và “giá trị tối thiểu phát hiện được”, như nêu dưới đây.

Bảng A.1

Phụ lục B
(tham khảo)

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] ISO 3534-1:1993 2, Thống kê học - Từ vựng và ký hiệu - Phần 1: Thuật ngữ chung về thống kê và thuật ngữ dùng trong xác suất.

[2] ISO 3534-3:1985 3, Thống kê học - Từ vựng và ký hiệu - Phần 3: Thiết kế thực nghiệm.

[3] TCVN 6165:1996 4, Từ vựng quốc tế về thuật ngữ chung và cơ bản trong đo lường.

MỤC LỤC

Lời nói đầu

1. Phạm vi áp dụng

2. Thuật ngữ và định nghĩa

Phụ lục A (tham khảo) Thuật ngữ dùng trong hóa phân tích

Phụ lục B (tham khảo) Thư mục tài liệu tham khảo